淺談延長窯口澆注料壽命的措施

吳君山（宜賓瑞興實業有限公司，四川 宜賓，644400）

0 前言

某廠1號窯設計生產能力為2000t/d生產線，回轉窯規格為Φ4.0m×60m、三檔支撐。自2001年投產以來，窯口澆注料壽命一直在5～7個月，最短不足4個月，成為制約回轉窯運轉周期的關鍵因素。后經技術人員不斷摸索改進，從結構優化、耐火材料和錨固件選用、施工管控，以及工藝管理多方面采取措施，取得了較好效果。

1 優化窯口結構

1.1 加大窯口護鐵螺栓

該窯口由36塊護鐵組成，每塊護鐵靠3顆M24×110mm的不銹鋼螺栓與回轉窯筒體連接。起初窯口澆注料壽命短是由于頻繁掉護鐵，而掉護鐵的原因是熱應力導致護鐵螺栓折斷。很長一段時間內，為了避免護鐵螺栓頻繁斷而掉護鐵，在安裝護鐵時，人為使護鐵螺栓稍松些，這樣做解決了螺栓折斷問題，也相對延長了窯口澆注料壽命，但松動的護鐵必然影響澆注料壽命。根據以上情況，又參照同規格回轉窯窯口護鐵螺栓規格，采取護鐵螺栓加大到M30×120mm。同時把窯筒體和護鐵的螺栓孔也相應地擴大，徹底解決了因窯口護鐵螺栓斷、護鐵松動造成的掉澆注料問題。

1.2 增大澆注料體積

原設計窯口澆注料軸向長度650mm，澆注料質量為7.3t。窯系統運轉一段時間后經常發生靠窯磚側的窯口澆注料局部脫落，以及第一環窯磚（異型磚）、第二環窯磚擠碎的現象。再加上受窯口擋磚圈位置限制，每次窯口澆注料施工都要同時砌筑第一環窯磚，給窯口澆注料施工帶來困難，也造成第一環磚不耐久。鑒于此將第一環窯磚改為澆注料，使窯口澆注料軸向長度延長到850 mm，澆注料質量為8.8t（見圖1）。澆注料體積和質量都得以增大，有效地提高了窯口澆注料整體強度，從而達到減少運轉過程中機械應力的破壞作用[1]。同時，取消了異型磚，使每次澆注料施工時間縮短6h。

圖1 窯口澆注料示意圖

1.3 改變窯口擋磚圈形式

窯口擋磚圈是阻止回轉窯旋轉時后部窯磚對窯口澆注料的推力，該窯口擋磚圈原設計尺寸是寬25mm、高50mm，窯口澆注料軸向延長后的一個使用周期發現窯口擋磚圈有脫焊、變形現象，說明該道擋磚圈強度不足，不能夠承受后部窯磚的推力，進而影響窯口澆注料壽命。接下來的年度大修時，將窯口擋磚圈尺寸更換為寬50mm、高50mm，整體更換擋磚圈之后，其再未出現過脫焊、變形問題。

2 選用優質材料

2.1 選用優質澆注料

隨著耐火材料技術的不斷進步，各耐材企業開發出一系列優質澆注料，特別是針對工作條件惡劣的窯口更是耐材生產企業重點探索部位。從某耐材企業了解到窯口專用澆注料后，將原來沿用數年的莫來石質高強耐火澆注料替換掉。兩種澆注料的主要性能指標中，窯口專用澆注料的多項指標均優于莫來石質高強耐火澆注料（見表1），優質澆注料的選用必然延長窯口澆注料壽命。

表1 兩種澆注料性能對比表

2.2 升級錨固件材質及規范焊接

初期為了使錨固件更耐用，把材質1Gr18Ni9的錨固件直徑由Φ10 mm，逐漸加大到Φ12 mm、Φ14 mm，并未取得預期效果。隨后將錨固件材質升級為0Gr25Ni20，錨固件直徑選用Φ12mm，基本解決了錨固件易燒蝕不耐用問題。為控制錨固件軸向膨脹量,以前的做法是纏上幾圈絕緣膠布,由于人工操作厚度不勻,不能保證質量，后改用厚度2mm的塑料帽,套在錨固件頭部，較好地消除了錨固件的熱膨脹應力[2]。

選用牌號為A402的不銹鋼焊條焊接錨固件，焊接完后逐個敲擊檢查焊接強度，避免焊接不牢而造成澆注料成塊脫落問題。同時，嚴格遵守不銹鋼焊條使用要求，主要是：（1）焊前清理焊件上的油污、氧化層和殘余澆注料等雜物。（2）電焊機采用直流反接，保證焊接燒熔深度；（3）控制焊接電流不過大，防止損傷錨固件。

另外，窯口澆注料施工過程中嚴格遵守工藝規程，保證用水清潔、控制加水量、正確振搗、合理預留膨脹縫和排氣孔等各個施工環節，保證施工質量。

3 注重日常工藝管理

3.1 減緩飛砂料形成量

飛砂料形成量過大會加劇窯頭罩、噴煤管和窯口澆注料損壞。經過不斷摸索，控制熟料三率值KH：0.89±0.01、SM：2.4±0.05、IM：1.55±0.05時，形成的飛砂料量適中，熟料結粒較為理想，熟料質量也比較好。

3.2 控制窯頭負壓

合理的窯頭負壓能保持窯爐用風與入窯頭罩風量的平衡。窯頭負壓過小容易造成周邊設備受損、窯頭無法看火、對窯頭的比色高溫計、高溫攝像頭等儀表正常工作不利，飛濺的高溫物料易造成人身傷害，也影響環境衛生[3]。生產中窯頭負壓一般保持在-30～-50 Pa，有利于緩解飛砂料對高溫下耐火材料的磨損。

3.3 防止窯口圈頻繁結掉

窯口圈過高的主要危害：（1）減少窯內的通風面積，影響入窯的二次風量，影響正常的火焰形狀，加劇煤粉的不完全燃燒。（2）熟料在燒成帶內停留時間過長，容易結大塊、磨損與砸傷窯皮，影響窯襯使用壽命[4]。（3）頻繁結掉窯口圈更容易損壞窯口澆注料。生產中采取熱燒法防止形成窯口圈，具體做法是：（1）控制煤粉的細度5%～6%、水分＜1.2%，（2）噴煤管拉到窯口以外100～200mm，（3）控制二次風溫≥1100℃，經實踐這種控制方式基本不會形成窯口圈。

另外，無論是計劃，還是非計劃開停窯均嚴格按工藝要求冷窯、烘窯，減少異常工況對窯口澆注料的損傷，這也是日常工藝管理的重點內容之一。

4 效果及不足

通過以上改進措施，窯口澆注料壽命延長到12個月，取得了較好效果。同時，也有兩點不足：（1）窯口澆注料施工有待進一步規范；（2）窯口的護鐵與澆注料未形成統一周期，還需再優化。