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摘要：通过对工业炉窑特点的研究，分析了前窑口、烧成带、窑尾和冷却机前端等易损部位耐火材料的蚀损机理，提出了这些部位更为合适的耐火材料；指出砌筑和烘烤与耐火材料使用寿命之间的关系。
关键词：耐火保温材料；工业炉窑
由于国家产业政策的调整，大型干法回转窑将取代一大批立窑及小型回转窑，从而对传统耐火材料的需求将大大减少，对优质耐火材料的需求将成倍增加。同时，由于使用条件的变化，对耐火材料提出了更为苛刻的要求。尤其是窑口、过渡带、窑尾抗结皮、及冷却机前端等部位的耐火材料，不能与回转窑其他部位耐火材料的寿命相配套，损失较大。
1、耐火保温材料性能要求
1.1耐火保温材料作用
主要为窑内衬料和隔热保温填充料,它们起到降低窑壳的温度,保护窑壳,减少散热损失,降低熟料热耗,减少窑内周边和中心部位物料的温度差异,促进窑内主要为窑内衬料和隔热保温填充料, 它们起到降低窑壳的温度,保护窑壳,减少散热损失,降低熟料热耗,减少窑内周边和中心部位物料的温度差异,促进窑内热工制度的稳定性等作用。
1.2耐火保温材料性能要求
窑内衬料和隔热保温材料的使用寿命直接影响到工业炉窑的运转率和熟料的产质量,因此,选用窑内衬料和隔热保温材料的工作非常重要。在选用时,主要考虑隔热保温材料的下列性质机械强度、耐火度、热震稳定性、抗化学侵蚀性、热膨胀或体积稳定性、热传导率、耐磨性、气孔率等。
工业炉窑既是燃烧设备,同时又是输送物料的设备。根据窑内物料在缎烧过程中,沿窑长或窑高分成几个反应带,由于各带的反应过程以及物料温度和状态不同,对衬料和隔热保温材料的要求也不同。因此, 回转窑或立窑各带所用的衬料和隔热保温材料的种类也不相同。
2、工业炉窑耐火保温材料选用
2.1前窑口
前窑口窑衬是大型回转窑中最薄弱窑衬之一。在大型干法窑生产中，窑口衬料的使用周期严重制约了全窑的使用寿命。前窑口专用耐火浇注料，该种浇注料在喷煤管使用浇注料的基础上，通过调整颗粒级配，可以使得浇注料的密度提高，施工后浇注料的强度也大幅度提高，既耐磨，热震稳定性又好，抗化学侵蚀又强，使用寿命超过八个月。事实上，国回转窑由于诸多的原因，停窑频繁，造成窑口耐火材料遭受更多的热震。有关统计表明，80%以上的停窑是由于局部耐火材料的蚀损造成的。
2.2烧成带与过渡带
烧成带处于高温化学气氛中，炉料温度1400℃—1500℃，伴随有熔融液体产生，耐火材料通常被原料包覆，再加上窑体的转动，所以窑皮经常剥落。呈熔融状态的水泥原料与砖之间发生反应以及熔融液体渗透到砖内，造成熔损及结构剥落。使用效果最好的是高温烧成镁铬砖、直接结合镁铬砖。
目前，国内水泥厂大部分还是采用直接结合镁铬砖或普通镁铬砖，但总的趋势是采用镁铝尖晶石。此砖的优点为：热震稳定性好，使用过程中与熟料反应能在砖的表面形成一层薄的铝酸钙保护层，使液相不易渗透，抗剥落性能优于直接结合镁铬砖。这一方面是环保的要求，另一方面也是生产的要求。
过渡带的情况也大致如此。尖晶石砖由于具有低的含铁量、极佳的耐磨性及极低的碱渗透率，使用周期比直接结合镁铬砖延长一倍，可达一年左右，并且完全能和烧成带的直接结合镁铬砖相配套，从而使得其在大型回转窑过渡带耐火材料中一直占据主导地位。镁铝尖晶石将逐步取代镁铬砖。
2.3窑尾
传统的回转窑窑尾温度一般小于1000℃，有的甚至700℃左右，窑尾一般不会结皮，而大型窑窑尾温度高达1100℃左右。对于生料含碱高或者煤中硫含量高的窑，碱及硫、氯等组分反复的挥发、凝聚，使得组分与之生成2C2SCaCO3、2C2SCaSO4、2CaSO4K2SO4等结皮的特征矿物，粘附窑料形成结皮，影響操作。近年来，有的厂家采用钢纤维增强高铝质浇注料或高铝质浇注料起到了一定的效果。
2.4冷却机头
冷却机头处的耐火材料也是经常容易损坏的。在冷却机头，物料与二次空气温差较大，内衬反复交替接触两种不同温度的物质，使温度变化频繁，易产生疲劳爆裂。对耐火材料总的要求是要有较好的热震稳定性和较高的韧性。由于存在自由膨胀端，砌体在高温状态下的整体稳固性要求也较为严格。因此，在选用耐火材料时，应考虑其理化指标气孔率适中（节能和热震），常温耐压强度较高（耐磨）、热震稳定性良好及重烧线收缩不大的耐火材料。其砌筑工艺的选择，应从强化砌体的稳固性考虑，合理选用中、高温强度的耐火泥浆，保证其具有较高的粘接强度，不因局部掉砖而影响整体的使用寿命。
2.5砌筑及烘窑
窑体使用寿命的长短还与正确的砌筑方法及合理的烘烤制度有关。耐火砖的湿法砌筑有利于保持泥缝均匀，缝泥饱满，整体性良好，可以防止砌体局部应力集中，砌体爆裂损坏。但湿法砌筑时砌体含水量高，必然增加烘窑的难度，延长烘窑时间。根据实验，在正常情况下，在110℃烘干4小时方能达到砌体干燥。然而目前很多厂家由于种种原因无法满足砖体升温制度的要求，往往因升温过快，使砖体局部蒸汽压过高，造成一次爆损大，缩短了砌体的使用寿命。
3、耐火保温材料在炉窑砌筑过程中的要求
要砌筑出高质量的回转窑和筒式冷却机内耐火衬里，关键是要做到：环向砖圈要与窑轴向线垂直，不能扭曲；轴向砖缝与窑轴向线平行，不得偏离；每块砖四角落地，砌体表面不出现台阶。为此，在砌筑回转窑和筒式冷却机内的耐火材料前，还须先做好窑筒内砌筑用基准线的放线工作。窑筒内的耐火砖必须严格按基准线来砌筑，没有基准就没有砖衬的质量可言。严格按这些线砌筑耐火夸，不但能保证砌筑质量、而且还能加快砌筑速度、并使锁砖处的每环砖首尾相对，便于锁砖。
回转窑和筒式冷却机内的耐火衬里，处于长期的转动之中，承受着机械应力、热应力和化学倪的综合破坏效应。一旦某个环节处理不当，极易使砖衬迅速损坏。为了延长窑衬使用寿命，尽量减轻或避免这些损坏因素的作用，对耐火材料的砌筑有以下要求：
（1）砖衬与筒体可靠地同心。这就要求把砖衬尽可能砌得很紧，不论在冷静态下还是在热态运行中每圈砖衬的顶部与筒间都要充分紧贴，没有缝隙；每环中相邻两砖的楔形面这间也完全接触；每块砖中，大头的4个角，与筒体都完全接触。
（2）把握好锁砖区的施工质量，不使锁砖区成为整个窑衬中的最易损坏的薄弱环节。
（3）尽量减少钢板的用量。钢板在氧化后体积澎胀约一倍，必然挤压与其相邻的砖，容易使砖开裂剥落。
（4）正确处理好夸缝。在用耐火泥浆（湿法）砌筑回转窑及筒子式冷却机内的耐火砖进，除了镁质砖的环向灰缝外，各方向上的灰缝皆应控制在1—1.5mm以内。不论用湿法还是用干法砌筑镁质耐火砖进，该面中（环缝）都不使用泥浆。
（5）砖缝应横平竖直。
（6）严禁使用铁锤砌砖。耐火砖是脆性材料，禁不起刚性材料的冲击，必须使用木锤、橡皮锤等柔性工具砌砖。
4结束语
耐火材料品种繁杂，而大型回转窑由于工艺条件的改变，使得从现有的材料中选取有一些困难。尤其是窑口材料、过渡带材料、冷却机前端及窑尾抗结皮材料是大型回转窑耐火材料的薄弱环节。但我们一方面可以在现有耐火材料的基础上，合理匹配，使窑整体寿命得到提高，另一方面积极开发新型耐火材料，使它们更能适合水泥窑日益大型化的要求。
关键词：耐火保温材料；工业炉窑
由于国家产业政策的调整，大型干法回转窑将取代一大批立窑及小型回转窑，从而对传统耐火材料的需求将大大减少，对优质耐火材料的需求将成倍增加。同时，由于使用条件的变化，对耐火材料提出了更为苛刻的要求。尤其是窑口、过渡带、窑尾抗结皮、及冷却机前端等部位的耐火材料，不能与回转窑其他部位耐火材料的寿命相配套，损失较大。
1、耐火保温材料性能要求
1.1耐火保温材料作用
主要为窑内衬料和隔热保温填充料,它们起到降低窑壳的温度,保护窑壳,减少散热损失,降低熟料热耗,减少窑内周边和中心部位物料的温度差异,促进窑内主要为窑内衬料和隔热保温填充料, 它们起到降低窑壳的温度,保护窑壳,减少散热损失,降低熟料热耗,减少窑内周边和中心部位物料的温度差异,促进窑内热工制度的稳定性等作用。
1.2耐火保温材料性能要求
窑内衬料和隔热保温材料的使用寿命直接影响到工业炉窑的运转率和熟料的产质量,因此,选用窑内衬料和隔热保温材料的工作非常重要。在选用时,主要考虑隔热保温材料的下列性质机械强度、耐火度、热震稳定性、抗化学侵蚀性、热膨胀或体积稳定性、热传导率、耐磨性、气孔率等。
工业炉窑既是燃烧设备,同时又是输送物料的设备。根据窑内物料在缎烧过程中,沿窑长或窑高分成几个反应带,由于各带的反应过程以及物料温度和状态不同,对衬料和隔热保温材料的要求也不同。因此, 回转窑或立窑各带所用的衬料和隔热保温材料的种类也不相同。
2、工业炉窑耐火保温材料选用
2.1前窑口
前窑口窑衬是大型回转窑中最薄弱窑衬之一。在大型干法窑生产中，窑口衬料的使用周期严重制约了全窑的使用寿命。前窑口专用耐火浇注料，该种浇注料在喷煤管使用浇注料的基础上，通过调整颗粒级配，可以使得浇注料的密度提高，施工后浇注料的强度也大幅度提高，既耐磨，热震稳定性又好，抗化学侵蚀又强，使用寿命超过八个月。事实上，国回转窑由于诸多的原因，停窑频繁，造成窑口耐火材料遭受更多的热震。有关统计表明，80%以上的停窑是由于局部耐火材料的蚀损造成的。
2.2烧成带与过渡带
烧成带处于高温化学气氛中，炉料温度1400℃—1500℃，伴随有熔融液体产生，耐火材料通常被原料包覆，再加上窑体的转动，所以窑皮经常剥落。呈熔融状态的水泥原料与砖之间发生反应以及熔融液体渗透到砖内，造成熔损及结构剥落。使用效果最好的是高温烧成镁铬砖、直接结合镁铬砖。
目前，国内水泥厂大部分还是采用直接结合镁铬砖或普通镁铬砖，但总的趋势是采用镁铝尖晶石。此砖的优点为：热震稳定性好，使用过程中与熟料反应能在砖的表面形成一层薄的铝酸钙保护层，使液相不易渗透，抗剥落性能优于直接结合镁铬砖。这一方面是环保的要求，另一方面也是生产的要求。
过渡带的情况也大致如此。尖晶石砖由于具有低的含铁量、极佳的耐磨性及极低的碱渗透率，使用周期比直接结合镁铬砖延长一倍，可达一年左右，并且完全能和烧成带的直接结合镁铬砖相配套，从而使得其在大型回转窑过渡带耐火材料中一直占据主导地位。镁铝尖晶石将逐步取代镁铬砖。
2.3窑尾
传统的回转窑窑尾温度一般小于1000℃，有的甚至700℃左右，窑尾一般不会结皮，而大型窑窑尾温度高达1100℃左右。对于生料含碱高或者煤中硫含量高的窑，碱及硫、氯等组分反复的挥发、凝聚，使得组分与之生成2C2SCaCO3、2C2SCaSO4、2CaSO4K2SO4等结皮的特征矿物，粘附窑料形成结皮，影響操作。近年来，有的厂家采用钢纤维增强高铝质浇注料或高铝质浇注料起到了一定的效果。
2.4冷却机头
冷却机头处的耐火材料也是经常容易损坏的。在冷却机头，物料与二次空气温差较大，内衬反复交替接触两种不同温度的物质，使温度变化频繁，易产生疲劳爆裂。对耐火材料总的要求是要有较好的热震稳定性和较高的韧性。由于存在自由膨胀端，砌体在高温状态下的整体稳固性要求也较为严格。因此，在选用耐火材料时，应考虑其理化指标气孔率适中（节能和热震），常温耐压强度较高（耐磨）、热震稳定性良好及重烧线收缩不大的耐火材料。其砌筑工艺的选择，应从强化砌体的稳固性考虑，合理选用中、高温强度的耐火泥浆，保证其具有较高的粘接强度，不因局部掉砖而影响整体的使用寿命。
2.5砌筑及烘窑
窑体使用寿命的长短还与正确的砌筑方法及合理的烘烤制度有关。耐火砖的湿法砌筑有利于保持泥缝均匀，缝泥饱满，整体性良好，可以防止砌体局部应力集中，砌体爆裂损坏。但湿法砌筑时砌体含水量高，必然增加烘窑的难度，延长烘窑时间。根据实验，在正常情况下，在110℃烘干4小时方能达到砌体干燥。然而目前很多厂家由于种种原因无法满足砖体升温制度的要求，往往因升温过快，使砖体局部蒸汽压过高，造成一次爆损大，缩短了砌体的使用寿命。
3、耐火保温材料在炉窑砌筑过程中的要求
要砌筑出高质量的回转窑和筒式冷却机内耐火衬里，关键是要做到：环向砖圈要与窑轴向线垂直，不能扭曲；轴向砖缝与窑轴向线平行，不得偏离；每块砖四角落地，砌体表面不出现台阶。为此，在砌筑回转窑和筒式冷却机内的耐火材料前，还须先做好窑筒内砌筑用基准线的放线工作。窑筒内的耐火砖必须严格按基准线来砌筑，没有基准就没有砖衬的质量可言。严格按这些线砌筑耐火夸，不但能保证砌筑质量、而且还能加快砌筑速度、并使锁砖处的每环砖首尾相对，便于锁砖。
回转窑和筒式冷却机内的耐火衬里，处于长期的转动之中，承受着机械应力、热应力和化学倪的综合破坏效应。一旦某个环节处理不当，极易使砖衬迅速损坏。为了延长窑衬使用寿命，尽量减轻或避免这些损坏因素的作用，对耐火材料的砌筑有以下要求：
（1）砖衬与筒体可靠地同心。这就要求把砖衬尽可能砌得很紧，不论在冷静态下还是在热态运行中每圈砖衬的顶部与筒间都要充分紧贴，没有缝隙；每环中相邻两砖的楔形面这间也完全接触；每块砖中，大头的4个角，与筒体都完全接触。
（2）把握好锁砖区的施工质量，不使锁砖区成为整个窑衬中的最易损坏的薄弱环节。
（3）尽量减少钢板的用量。钢板在氧化后体积澎胀约一倍，必然挤压与其相邻的砖，容易使砖开裂剥落。
（4）正确处理好夸缝。在用耐火泥浆（湿法）砌筑回转窑及筒子式冷却机内的耐火砖进，除了镁质砖的环向灰缝外，各方向上的灰缝皆应控制在1—1.5mm以内。不论用湿法还是用干法砌筑镁质耐火砖进，该面中（环缝）都不使用泥浆。
（5）砖缝应横平竖直。
（6）严禁使用铁锤砌砖。耐火砖是脆性材料，禁不起刚性材料的冲击，必须使用木锤、橡皮锤等柔性工具砌砖。
4结束语
耐火材料品种繁杂，而大型回转窑由于工艺条件的改变，使得从现有的材料中选取有一些困难。尤其是窑口材料、过渡带材料、冷却机前端及窑尾抗结皮材料是大型回转窑耐火材料的薄弱环节。但我们一方面可以在现有耐火材料的基础上，合理匹配，使窑整体寿命得到提高，另一方面积极开发新型耐火材料，使它们更能适合水泥窑日益大型化的要求。