[范文]回轉(zhuǎn)窯耐火材料分析

1、回轉(zhuǎn)窯耐火材料分析摘要：耐火材料的性質(zhì)直接影響到了回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)能力以及生產(chǎn)質(zhì)量，簡要介紹了耐火材料的作用，受損原因，提出了對耐火磚設(shè)計上的改進(jìn)方法。關(guān)鍵字：耐火材料;耐火磚；膨脹系數(shù)；橫向剪切力1.前言 回轉(zhuǎn)窯時指旋轉(zhuǎn)煅燒窯，是對散狀物料進(jìn)行加熱處理的熱工設(shè)備，問世已經(jīng)超過了一百年?；剞D(zhuǎn)窯廣泛用于有色冶金，黑色冶金，耐火材料，水泥，化工等行業(yè)。對回轉(zhuǎn)窯質(zhì)量的影響因素很多，其中窯體內(nèi)部的耐火材料對回轉(zhuǎn)窯有重要影響。 耐火材料是耐火度不低于1580的一類無機(jī)非金屬材料。耐火材料廣泛用冶金、化工、石油、機(jī)械制造、硅酸鹽、動力等工業(yè)領(lǐng)域，在冶金工業(yè)中用量最大，占總產(chǎn)量的50%60%。2正文一耐火材料的

2、作用 1.防止高溫火焰或氣流對窯體的直接損傷，保護(hù)胴體 2.防止有害物質(zhì)對窯體的侵蝕 3.防止物料，氣流對窯體的腐蝕 4.降低窯體溫度，防止高溫時窯體被空氣中的氧氣腐蝕 5.具有蓄熱，保溫作用。二耐火材料的選用【1】： 1.耐高溫，能偶長期在800度以上的高溫環(huán)境運行 2.高強(qiáng)度 和良好的耐磨性?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)的耐火材料必須具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，以承受高溫時膨脹應(yīng)力以及回轉(zhuǎn)窯殼體變形所造成的應(yīng)力。同時因爐料及煙氣對耐火材料的磨損，因而耐火料需具有較好的耐磨性。 3.良好的化學(xué)穩(wěn)定性，以抵抗煙氣中的化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。 4.良好的熱穩(wěn)定性，能夠承受焚燒狀態(tài)下的交變熱應(yīng)力。在停爐、起爐以及旋轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)狀況不穩(wěn)定的

3、情況下，窯內(nèi)的溫度變化都比較大，不能有龜裂或是剝落的情況 5.受熱膨脹穩(wěn)定性好，回轉(zhuǎn)窯殼體的熱膨脹系數(shù)雖然大于回轉(zhuǎn)窯耐火材料的膨脹系數(shù)，但殼體溫度一般都在150300度左右，而耐火材料承受的溫度一般都在800度以上，這樣可能會導(dǎo)致耐火材料比回轉(zhuǎn)窯殼體熱膨脹要打，而容易脫落。6.氣孔率要低，如果氣孔路高，煙氣會通過滲透進(jìn)入耐火材料中，如實耐火料。三耐火材料受損分析德國耐火技術(shù)公司對使用后的鎂鉻磚進(jìn)行大量實驗研究得出：機(jī)械應(yīng)力（37%），熱應(yīng)力（27%），化學(xué)侵蝕（36%）是三種最基本的損壞因素。熱應(yīng)力對耐火材料的影響：熱應(yīng)力是指當(dāng)溫度變化時，物體由于外在約束的影響以及內(nèi)部各部分之間的相互約束，使

4、其不能完全自由膨脹而產(chǎn)生的應(yīng)力，是爐內(nèi)耐火材料剝落的重要原因。機(jī)械應(yīng)力對耐火材料影響：窯體在自重以及料重的作用力下產(chǎn)生變形。窯體的橢圓變形，導(dǎo)致內(nèi)部的耐火磚之間互相擠壓，產(chǎn)生擠壓應(yīng)力。化學(xué)腐蝕對耐火材料影響：堿性耐火材料含有氧化鎂、氧化鈣，當(dāng)料渣為堿性（以二氧化硅，氧化鈣為主）對耐火料影響不大，當(dāng)料渣為酸性時，料渣與耐火材料發(fā)生反應(yīng)，使材料受損。四耐火磚膨脹性分析以及解決措施 回轉(zhuǎn)窯中的耐火磚兩平面由于溫度不同，導(dǎo)致膨脹程度不同，從而產(chǎn)生剪切應(yīng)力。由于耐火材料有一定厚度（大約十厘米左右），溫度分布式從里至外依次降低，在此不考慮熱膨脹系數(shù)a隨溫度變化，認(rèn)為a是定值。只考慮耐熱材料的橫向伸展，即認(rèn)

5、為耐熱材料只在以為坐標(biāo)中變化。 則有 伸展長度 l=l*a*tl:耐火材料橫向長度。建立數(shù)學(xué)模型：取爐窯的一截耐熱材料分析，如右圖所示。假設(shè)（1）長度l1=l2.即不考慮曲率半徑的影響。（2）耐火材料的導(dǎo)熱率為定值，忽略導(dǎo)熱率隨溫度的變化。（3）耐熱材料的熱膨脹系數(shù)為定值，忽略膨脹系數(shù)隨溫度的變化。如右圖所示： 公式 l=l*a*t t=k*h+ t0 k=(tm- t0 )/h得耐火材料的橫向形變l與厚度之間的關(guān)系如右圖所示.爐窯a處的伸展長度度明顯大于b處的伸展長度，從而導(dǎo)致耐火材料的變形，朝b方向彎曲。當(dāng)伸展受限制時，會產(chǎn)生橫向的切應(yīng)力，加速耐火材料的老化損壞。 對耐火材料進(jìn)行如下改進(jìn)：

6、改變耐火磚的制造工藝，用兩種膨脹系數(shù)不同的材料制作。以下是對耐火磚的數(shù)學(xué)分析。建立數(shù)學(xué)模型： 假設(shè)耐火材料為長方體（寬度為一個單位），厚度為h，上表面溫度為tm=k*h,下表面溫度為t0 =0k.耐火材料a與b的導(dǎo)熱系數(shù)相同。如右圖所示。材料a的長度為l1，材料b長度為l2.耐火磚 總長度 l= l1+l2.在h處材料a的變形長度為l1= l1*a1*t 材料b的變形長度為l2= l2*a2*t為了減少橫向剪切應(yīng)力，使整個耐火磚的膨脹變形長度相同。x=h處變形量為l= l*a2* tm 任意x=h處:l=l1+l2.解得 l2=l* a1*h/( a2h+ a1h- a2h) l1=l- l* a1*h/( a2h+ a1h- a2h) 即：l1,l2 與h成線性關(guān)系。 耐火磚的下表面溫度為t0不為零k，所以對耐火磚而言： 當(dāng)溫度為t0時，h=h* t0/tm。以上分析可得，用不同材料進(jìn)行配比來制作耐火磚在理論上是可以達(dá)到減小橫向剪切力的。3.結(jié)語 回轉(zhuǎn)窯中的耐熱材料對其有重要影響，耐火材料的質(zhì)量直接影響了回轉(zhuǎn)窯能否