氧化球團回轉窯耐火材料長壽化實踐與應用

甄建宏

（太原鋼鐵集團有限公司礦業分公司峨口鐵礦，山西代縣 034207）

0 引言

與氧化球團回轉窯窯頭有關的配件都是在施工環境較差的條件下進行的，各個組成部分的耐火材料內襯要遭受到不同的物料的無數次碰撞，尤其是回轉窯的窯頭窯尾縮口部位，結構復雜施工和烘烤困難屬于回轉窯耐火材料最薄弱環節；雖然進入21 世紀，許多生產耐火材料轉窯系統的廠家都在不斷對該系統所使用的耐火材料進行研發與創新，回轉窯系統耐火材料內襯壽命得到顯著提高。但在回轉窯窯頭、窯尾縮口部位仍然經常出現耐材使用壽命較短，平均生產（2～3）個月出現窯頭或窯尾耐材脫落、護口鐵脫落、窯筒體燒損氧化變形等，影響到工廠的正常運轉，使工作效率降低，提高成本，制造商希望改變轉窯系統的耐火材料來延長系統的使用壽命，減少整個轉窯的維修次數，提高作業效率，降低運行的成本。

1 氧化球團回轉窯系統整體結構及問題分析

回轉窯是氧化球回轉窯系統的關鍵部分，是最重要的零部件，他可以將窯內非常干燥的所有煤球的球團在窯內比較均勻的燃燒烤制，最后一步直接將烤制燒制好的煤球冷卻即可。轉窯的窯頭部位與窯尾縮口是回轉窯生產進、出料部位，環境惡劣，加上耐用材料及內襯的相互碰撞，是發生故障突出的部位。該部位均由36 或24 塊護口鐵保護，每塊護口鐵利用3 條Φ32螺栓固定住筒體末端，上部雖然利用性能較好的鋼纖維較多，使用高強度重質澆注料圓周向分段澆筑，仍然頻繁出現耐材脫落，護口鐵松動或脫落故障，平均（2～3）月維護檢修1 次，嚴重時導致窯口氧化變形，端口呈現喇叭口狀，需要截窯更換窯口筒體。分析窯頭窯尾縮口脫落原因，發現該部位出現耐材脫落不是耐材質量性能導致，有3 種脫落方式：

（1）回轉窯頭縮口每塊護口鐵由3 條M32 螺栓固定，在回轉窯常溫狀態下安裝緊固后，在生產中窯內1250℃高溫的作用下很容易引起螺栓膨脹伸長而松動，重量在100 kg 左右的護口鐵在動態旋轉的窯體偏心力和與物料的摩擦掛卡作用下，對澆筑在護口鐵上部的高強度澆注塊耐火材料產生偏心作用力，隨之澆筑塊克服錨固釘的拉力而脫落，嚴重時護口鐵也隨之脫落，如檢修不及時就會導致窯口筒體在高溫和物料的沖擊作用下氧化、腐蝕，使得窯口變薄，變形為喇叭口，或燒穿筒體。

（2）窯尾縮口由與窯頭結構一樣的護口鐵采用螺栓固定，隨著固定螺栓的伸長護口鐵松動后很容易與窯尾罩結構產生摩擦，使得窯尾縮口耐材脫落，護口摔掉，窯內結圈時出現嚴重的窯尾倒料現象，斗提機負荷增加，窯尾密封鱗片損壞等設備損傷。

（3）窯頭、窯尾縮口耐材結構受鋼結構護口鐵安裝所限，不能像窯內采用預制塊與澆筑帶相間砌筑的方式，原設計采用窯口窯尾（500～700）mm 澆筑帶窯口圓周向分段澆筑方式，為提升耐材致密性不留施工膨脹縫；在（1250～1300）℃生產溫度下，窯體徑向、軸向有熱膨脹伸長，耐材的膨脹系數接近于零，窯口耐火材料在相鄰澆筑塊之間產生膨脹縫，窯內高溫粉末在高溫下很容易進入膨脹縫內，隨著回轉窯溫度波動或停產急冷急熱溫度變化，相鄰澆筑塊之間產生膨脹應力集中，若膨脹應力達到克服底部錨固釘的焊接強度時，錨固釘開焊，耐火材料爆裂松動后脫落。

2 窯頭窯尾縮口耐火材料改進措施

（1）為解決窯頭縮口護口鐵固定結構不合理，耐材脫落、護口鐵脫落，窯筒體損壞，針對護口鐵螺栓受熱膨脹作用而松動導致耐材脫落現象，用δ=12 mm 的0Cr25Ni20 耐熱不銹鋼板自制刀把裝卡鐵，在每塊護口鐵螺栓緊固后，焊接到護口鐵尾部與筒體部位，使護口鐵在螺栓受熱膨脹松動后不會移動或松動，消除偏心應力或其他作用力，耐材不會松動或開裂。

（2）回轉窯窯鋼結構筒體受熱膨脹使窯口施工縫內高溫粉末造成的膨脹應力集中導致的窯口耐材損壞，我們在砌筑回轉窯窯口時，首先采用對稱砌筑法，澆筑塊完成帶澆注料初凝后轉窯至軸對稱位置再澆筑下1 塊，在澆筑窯口鎖口塊相鄰端面采用φ=（35～40）mm 波紋膨脹縫板作為支模工具軸向布置，澆筑料初凝后拆除波紋板磨具使得拆除端面形成波紋狀與相鄰澆筑塊緊密結合，在生產中高溫下粉末不容易進入施工縫內，消除由于窯口徑向膨脹耐材施工縫應力集中，窯口耐材得到明顯效果。

（3）為改善錨固釘受熱產生的膨脹應力，采用錨固釘末端（30～40）mm 處纏繞2 圈普通絕緣膠帶，消除錨固釘的膨脹應力導致的耐材軸向開裂脫落。

通過以上措施，回轉窯窯口、窯尾縮口耐材使用壽命得到明顯改善，該部位由原來的（2～3）個月就需檢修，提升到現在2 a甚至更長時間的穩定運行。經過研究發現，不斷研發轉窯系統的技術與新產品，在燒制過程中使用合理的材料，最關鍵的是要保證施工的方法，正確，另外，還要制定合理的制度，包括維護制度以及施工制度。以上這些都是維護轉窯系統的重要途徑。

3 結束語

球團回轉窯屬于高溫重載動態系統，生產環境惡劣，存在很多問題，通過一些小改進、小改善，實現氧化球團鏈篦機回轉窯環冷機系統耐火材料內襯的長壽命。從實際問題出發，敢于創新，科學的操作維護與施工，避免窯襯材料頻繁承受急冷急熱作用，尋找問題根源，是延長氧化球團鏈篦機回轉窯系統耐火材料內襯壽命的必要措施。