硅磚廠家揭秘硅磚炭化室砌體裂縫產(chǎn)生與擴(kuò)大的原因

　　硅磚廠家洛陽(yáng)邁樂(lè)為大家揭秘，硅磚炭化室砌體裂縫產(chǎn)生與擴(kuò)大的原因，一同來(lái)看看吧!

　?、贉囟葢?yīng)力

　　大型焦?fàn)t的炭化室均由硅磚砌筑，而硅磚較大的缺點(diǎn)是不耐急冷急熱。當(dāng)砌體在烘爐或冷爐時(shí)，升、降溫過(guò)快，或在生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)進(jìn)行裝煤、摘門(mén)、推焦、燒空爐、氨水浸濕吋，結(jié)焦時(shí)間大幅度變動(dòng)，裝入煤的水分變動(dòng)大，以及進(jìn)入爐內(nèi)進(jìn)行火道翻修時(shí)，砌體的溫度產(chǎn)生劇烈的變化。特別是當(dāng)溫度在117℃、163℃、180-270℃及573℃附近反復(fù)劇烈波動(dòng)時(shí)，硅磚中二氧化硅因產(chǎn)生晶型轉(zhuǎn)化將伴隨體積的急劇膨脹或收縮。另外，由于砌體的表面與內(nèi)部、上部與下部、端火道與內(nèi)部火道的溫度不一致，故各點(diǎn)的膨脹或收縮也不相同，從而使砌體內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而破裂。這些裂紋在摘門(mén)、推焦等沖擊性載荷的影響下，或在護(hù)爐鐵件失去作用以及溫度應(yīng)力繼續(xù)反復(fù)地作用，將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展與擴(kuò)大。

　?、谄鲶w結(jié)構(gòu)

　　火道隔墻的兩種結(jié)構(gòu)形成了兩種不同類(lèi)型的裂縫。這主要是由于丁字磚和墻皮磚長(zhǎng)度差不多(為300-330mm)，它們的上、下壓縫較長(zhǎng)(150-165mm)，并使立縫不集中，砌體因裝煤、推焦而受冷卻收縮時(shí)，其水平方向收縮力克服不了上、下層磚之間的摩擦阻力，故不能從每個(gè)立磚縫處拉開(kāi)。這個(gè)水平方向的收縮力加上同時(shí)產(chǎn)生的垂直方向收縮而形成的剪切力只能在爐墻的薄弱處(墻皮磚的中部)產(chǎn)生縱向拉斷(少數(shù)在丁字磚拉斷)，形成幾十條從頂至底的通縫。當(dāng)縫隙里的石墨被燒掉時(shí)，墻面容易變形。由于丁字磚比較厚實(shí)，不容易產(chǎn)生橫向斷縫，故其墻皮磚與火道隔墻很少有脫離的。

　　酒瓶磚的頭部由于尺寸較小(僅90mm寬)，與墻皮磚的上、下壓縫較短(小于45mm)，并形成立縫集中的情況。當(dāng)砌體冷縮時(shí)，其間摩擦阻力較小，水平收縮力能夠克服縻擦阻力，故墻皮磚不會(huì)被拉斷。而是從全部立灰縫處拉開(kāi)。同時(shí)，正因?yàn)榫破看u頭部較小，強(qiáng)度較低，故容易從頸根處斷裂而使墻皮磚與隔墻磚(酒瓶磚)主體脫離，導(dǎo)致墻面變形，妨礙推焦操作。

　　與丁字磚相比，寶塔磚與墻皮磚互相壓縫較短，故當(dāng)爐墻冷縮時(shí)，不致把墻皮磚拉斷而使炭化室墻面形成從頂至底的通長(zhǎng)直縫;與酒瓶磚相比，寶塔磚長(zhǎng)度短，并且其端部又較大，故不易斷裂而使?fàn)t墻大面積變形。中國(guó)焦?fàn)t的燃燒室隔墻磚曾經(jīng)都采用丁字磚，20世紀(jì)80年代以后，硅磚廠家則都采用寶塔磚。

　　由于爐頭散熱比內(nèi)部多，故端火道應(yīng)比內(nèi)部火道多供應(yīng)一些熱量。我國(guó)現(xiàn)有焦?fàn)t向端火道增加供熱量的手段主要有兩種：一種是增大爐頭與內(nèi)部箅子磚的截面比;另一種是增大端部斜道與內(nèi)部斜道口的截面比。由于前者受外界的影響較大(如封墻、單墻竄漏、格子磚堵塞等)，故后者對(duì)端火道供熱的作用比前者大。各種焦?fàn)t端部與內(nèi)部斜道斷面比多在1.32-1.77之間，較大的也不超過(guò)2。長(zhǎng)期實(shí)踐表明，各新建焦?fàn)t投產(chǎn)初期，其端火道溫度在設(shè)計(jì)結(jié)焦時(shí)間生產(chǎn)時(shí)一般都不應(yīng)低于1200℃。隨著結(jié)焦時(shí)間的延長(zhǎng)及爐體損壞加劇(如端部斜道、格子磚堵塞及單、主墻竄漏等)，端火道溫度逐漸下降，有的甚至低于1100℃。在設(shè)計(jì)結(jié)焦時(shí)間下生產(chǎn)的焦?fàn)t用高爐煤氣加熱時(shí)，各爐端火道與標(biāo)準(zhǔn)火道的溫差一般在50-90℃;用焦?fàn)t煤氣加熱時(shí)，因噴嘴可更換，其差值略小些。端火道與標(biāo)準(zhǔn)火道溫差這樣大，不僅導(dǎo)致?tīng)t頭與爐內(nèi)焦炭不能同時(shí)成熟，降低焦炭質(zhì)量，而且端火道溫度過(guò)低將加速爐頭裂紋與破面的形成。當(dāng)端火道溫度為1175℃時(shí)，爐頭墻面經(jīng)常在二氧化硅晶型轉(zhuǎn)化點(diǎn)573℃'附近波動(dòng)，從而使?fàn)t頭產(chǎn)生裂紋。多年實(shí)踐證明，爐頭裂紋一旦形成，爐體就會(huì)進(jìn)一步惡化。因此，提高端火道溫度，使其在一代爐齡里的任何結(jié)焦時(shí)間內(nèi)，都能保持在1220℃(機(jī)側(cè))及1250℃(焦側(cè))以上，以推遲爐頭墻面裂紋生成的時(shí)間，這對(duì)延長(zhǎng)爐體壽命極為重要，也是設(shè)計(jì)與生產(chǎn)單位應(yīng)面對(duì)的重要問(wèn)題。一般焦?fàn)t爐頭溫度與其標(biāo)準(zhǔn)溫度的差值應(yīng)控制在不大于70-150℃，并且規(guī)定焦?fàn)t爐頭溫度較低不應(yīng)低于1100℃。

　　為解決這個(gè)問(wèn)題，國(guó)外開(kāi)始將蓄熱室端部與內(nèi)部隔開(kāi)，即采用分隔蓄熱室，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)端火道單獨(dú)供熱，此方法雖有利于提高爐頭溫度，但不利于蓄熱室內(nèi)部的檢修，國(guó)內(nèi)6m、7m焦?fàn)t和德國(guó)伍德7.63m焦?fàn)t都采用了分隔蓄熱室。我國(guó)少數(shù)焦?fàn)t在端火道實(shí)行從外部補(bǔ)充加熱來(lái)提高端火道溫度，這是很好的措施，如攀鋼2座6m焦?fàn)t爐頭平均溫度提高了70-80℃，平均達(dá)到1130℃以上。

　?、圩o(hù)爐鐵件的結(jié)構(gòu)

　　護(hù)爐鐵件的材質(zhì)、形狀與連接方式等與焦?fàn)t端火道的損壞有很大關(guān)系。所有大保護(hù)板加爐頭錯(cuò)縫砌筑比小保護(hù)板加爐頭錯(cuò)縫結(jié)構(gòu)的端火道通縫寬度要大得多，這主要是大保護(hù)板的形狀類(lèi)似Π形的罩子，把爐頭緊緊包住。摘門(mén)時(shí)，啟門(mén)機(jī)作用在爐框上的拉力通過(guò)保護(hù)板傳給爐頭并在推焦、裝煤過(guò)程中對(duì)保護(hù)板和爐頭磚產(chǎn)生的熱應(yīng)力變化，使?fàn)t頭產(chǎn)生裂縫或使裂縫的長(zhǎng)度與寬度繼續(xù)擴(kuò)大。此外，硅磚廠家生產(chǎn)多年的焦?fàn)t砌體與護(hù)爐鐵件均以中部炭化室為中心分別向兩側(cè)抵抗墻方向呈扇形傾斜。由于兩者的傾斜度不一致，故爐頭砌體在這個(gè)方向產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，不僅導(dǎo)致?tīng)t頭與內(nèi)部砌體產(chǎn)生相對(duì)變形，而且也擴(kuò)大了爐頭裂縫。

　　為了克服大保護(hù)板加爐頭錯(cuò)縫結(jié)構(gòu)拉斷端部火道的缺點(diǎn)，我國(guó)自20世紀(jì)80年代開(kāi)始設(shè)計(jì)的焦?fàn)t都采用大保護(hù)板加爐頭直縫結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是把原有的爐頭用直縫分為一個(gè)外爐頭(實(shí)心砌體)和一個(gè)內(nèi)爐頭(與端火道相連)。摘門(mén)時(shí)，啟門(mén)機(jī)作用在爐框上的拉力僅作用在外爐頭上，只能擴(kuò)大直縫的寬度而不會(huì)拉斷端火道。

　　小保護(hù)板是矩形鋼板。它與爐門(mén)框不是用螺栓連接，而是利用爐柱兩側(cè)上、下各處所固定的頂絲，通過(guò)壓緊爐門(mén)框而壓緊保護(hù)板(圖7)。摘門(mén)時(shí)，爐門(mén)框受向外的拉力而外移。由于爐門(mén)框與保護(hù)板沒(méi)固定為一個(gè)整體，故在爐門(mén)框產(chǎn)生外移的同時(shí)，并不存在通過(guò)保護(hù)板而作用在爐頭砌體上的拉力，所以其爐頭通縫比大保護(hù)板的爐頭通縫在發(fā)展速率上要慢得多。

　　中保護(hù)板與小保護(hù)板外形相似，但比小保護(hù)板厚，材質(zhì)有鋼板與鑄鐵兩種，均比小保護(hù)板堅(jiān)固些。它和爐門(mén)框的連接方式與大保護(hù)板的連接方式相同，只是不包爐頭，故不會(huì)出現(xiàn)拉斷爐頭火道的現(xiàn)象，所以硅磚廠家的大型焦?fàn)t都采用中保護(hù)板結(jié)構(gòu)。

　　④生產(chǎn)操作所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力

　　炭化室墻面的裂縫形成之后，生產(chǎn)操作如摘門(mén)、推焦等所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，對(duì)裂縫的擴(kuò)大起著促成作用。

　　一般來(lái)說(shuō)，推焦困難是擴(kuò)大裂縫損壞爐墻的重要原因，而引起推焦困難的原因很多，如裝煤不均勻，裝煤堵裝煤孔;配煤質(zhì)量不好，例如瘦煤太多或原料煤儲(chǔ)存太久，

　　以致配合煤的收縮性太小;推生焦或過(guò)火焦炭;使用變形的推焦桿;墻面石墨過(guò)厚或有反錯(cuò)臺(tái)、凹進(jìn)、凸出等情況。為了減少爐墻所受的機(jī)械應(yīng)力，硅磚廠家必須盡可能消除引起推焦困難的一切因素。

　?、荽u塊的尺寸與質(zhì)量

　　焦?fàn)t用磚塊度越大，制作越困難，成品率低而價(jià)格髙，并且不便搬運(yùn)與砌筑。但是，磚的塊度越大，抗裂性越好。前蘇聯(lián)曾在同一座試驗(yàn)焦?fàn)t的端火道分別用厚146mm和96mm的桂磚進(jìn)行砌筑，投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)，用厚磚砌筑的端火道，在開(kāi)工后36-42個(gè)月開(kāi)始產(chǎn)生裂紋，7年形成縫隙;而用薄磚砌筑的端火道在開(kāi)工后12個(gè)月產(chǎn)生裂紋，4年后形成縫隙。厚磚與薄磚產(chǎn)生裂紋的時(shí)間相差3-4倍。根據(jù)對(duì)我國(guó)部分焦?fàn)t拆除后的觀察表明：所有大塊度磚的完整性均比小塊度磚好。例如，鞍鋼原17、18號(hào)老奧托式焦?fàn)t火道，不僅每層磚的厚度(146mm)比58型等焦?fàn)t的(96mm)大，而且隔墻磚(酒瓶磚)及火道蓋頂以上的各層磚，其長(zhǎng)、寬、高均比其他爐型焦?fàn)t相同部位的磚大得多.它使用30年后，仍然比較完整，而其他形式焦?fàn)t同樣部位的磚斷裂較多。

　　硅磚質(zhì)量對(duì)爐體損壞的影響很大，例如，某硅磚廠家2號(hào)焦?fàn)t經(jīng)大修投產(chǎn)后，僅用半年時(shí)間，在炭化室爐頭墻面的焦線以上部位就出現(xiàn)裂紋、麻點(diǎn)與剝蝕，2年后，損壞情況繼續(xù)發(fā)展。經(jīng)化驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有部分磚號(hào)的石英含量過(guò)大，為40%-50%，而磷石英含量?jī)H占30%-40%。這樣的硅磚在溫度反復(fù)急變的情況下，大量的石英會(huì)因晶型轉(zhuǎn)化，其體積發(fā)生劇烈變化，從而導(dǎo)致磚塊破裂與剝落。

　　⑥護(hù)爐鐵件管理不善或失效

　　自烘爐開(kāi)始，焦?fàn)t砌體在縱、橫方向均由護(hù)爐鐵件施加足夠的保護(hù)性壓力以防止松散。如果爐柱被燒后曲度増加，裝煤口處有余煤，硅磚廠家需提前打開(kāi)上升管蓋和裝煤孔蓋，爐頂砌體竄漏而把拉條燒細(xì)或拉斷，各線彈簧負(fù)荷調(diào)節(jié)不當(dāng)，以及更換護(hù)爐鐵件或修爐時(shí)對(duì)砌體缺乏保護(hù)等，就會(huì)使護(hù)爐鐵件失效，使砌體產(chǎn)生裂縫。