淺談?shì)伒栏G拱頂開裂或塌陷原因分析

問：在陶瓷墻地磚的生產(chǎn)過程中，有些輥道窯爐在高溫狀況下運(yùn)行一段時(shí)間后，高溫區(qū)的拱頂會(huì)出現(xiàn)1～2條縱向大裂紋或橫向的塌陷現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)局部拱頂塌跨，造成堵窯或停產(chǎn)事故，如圖1-3。請(qǐng)潘工分析一下是什么原因造成上述問題發(fā)生，及如何預(yù)防此類問題的再次出現(xiàn)。

答： 影響輥道窯拱頂開裂或塌陷的原因眾多，其中主要原因有以下幾方面：

（1）輥道窯拱頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，拱頂弧度過大，拱內(nèi)高不足。

（2）輥道窯拱腳磚選型錯(cuò)誤，斜角過大，造成拱頂弧度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

（3）楔形磚耐火度不足，收縮過大。

（4）楔形磚高度不足，大小頭的尺寸差過小，達(dá)不到鎖磚效果。

（5）拱頂砌筑質(zhì)量不合格，灰縫預(yù)留過大，經(jīng)高溫煅燒后收縮過大而形成。

（6）拱胎制作不合理，弧度過平，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

（7）不等邊角鋼、槽鋼選型或安裝錯(cuò)誤，將不等邊角鋼短邊作為主受力支撐面，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求而導(dǎo)致大角鋼變形，導(dǎo)致拱頂?shù)南孪莼蜷_裂。

（8）不等邊角鋼、槽鋼、窯架鋼材單薄，質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致不等邊角鋼、槽鋼、窯架在高溫環(huán)境中變形，從而造成拱頂下陷或開裂。

（9）拱頂施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，拱腳磚底部墊厚棉或強(qiáng)度過低的耐火磚。

（10）窯墻砌筑質(zhì)量不合格，灰縫過大，漏火造成角鋼被高溫?zé)冃危?/p>

軟化而引發(fā)拱頂變形、開裂或塌陷。

（11） 采用槽鋼作為拱腳磚的支撐面時(shí)，槽鋼與拱腳磚不吻合，存在較大間隙，導(dǎo)致高溫時(shí)膨脹的窯頂下塌或開裂。

（12）拱頂磚選錯(cuò)材料或尺寸，導(dǎo)致高溫?zé)珊笫湛s過大的開裂。

（13）窯架頂部的支撐角鐵偏薄，拉力不足，導(dǎo)致窯架上部變形的拱頂磚下陷或開裂。

（14）燒成溫度過高，超出耐火磚的最高溫度設(shè)計(jì)要求，耐火磚長(zhǎng)期在高溫環(huán)境中超負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致耐火磚收縮過大。

二.預(yù)防輥道窯拱頂結(jié)構(gòu)開裂或塌陷的措施。

（1）根據(jù)不同輥道窯內(nèi)寬要求，設(shè)計(jì)符合該內(nèi)寬相匹配的拱頂弧度與拱高，如果拱頂內(nèi)高不足，拱弧度過大，半圓弧的支撐大，拱頂磚長(zhǎng)時(shí)間處于高溫環(huán)境中收縮，極易引起拱頂塌陷或開裂。

（2）做好楔形磚的尺寸，拱腳磚的角度、密度質(zhì)量驗(yàn)收，嚴(yán)禁質(zhì)量不合格的耐火磚使用于拱頂之中;如果楔形磚的尺寸不一致，容易造成磚間隙大小不一致，經(jīng)高溫烘燒后，易出現(xiàn)斷裂、脫落現(xiàn)象。如圖3

（3）做好耐火磚和保溫棉的質(zhì)量驗(yàn)收，杜絕不合格產(chǎn)品上線使用，必要時(shí)，取樣封存及檢測(cè)其物化性能和耐火度等，以確保使用的耐火材料達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（4）做好大角鋼、槽鋼，方鋼等鋼材的質(zhì)量驗(yàn)收，杜絕不合格產(chǎn)品上線使用（如厚度偏薄），必要時(shí)，取樣封存及檢測(cè)其物化性能等，以確保使用鋼材達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（5）施工過程的監(jiān)督，派遣具有豐富施工管理經(jīng)驗(yàn)的人員，駐廠進(jìn)行監(jiān)督管理;避免在施工過程中，出現(xiàn)用錯(cuò)材料或施工走樣問題的發(fā)生，如灰縫過大、不等邊大角鋼調(diào)錯(cuò)向使用等等。

（6）拱腳表面平整，不得用加厚磚縫的方法找平拱腳，拱腳磚的角度與拱的角度應(yīng)一致，并緊靠拱腳梁砌筑。如拱腳磚的后面有砌體時(shí)，則須在該砌體砌完后，再開始砌筑拱頂。拱腳磚后面不應(yīng)砌強(qiáng)度低的輕質(zhì)粘土磚。

（7）不能選用耐火度低或收縮大的拱頂磚進(jìn)行砌筑，同時(shí)采用干碼法或留1～2mm的灰縫，避免拱頂部分因高溫收縮而出現(xiàn)下陷或垮塌。

（8）寬體輥道（內(nèi)寬在3.1m）的拱角建議采用小于60°角較合適，同時(shí)楔形磚的高度尺寸選擇250～270mm，大小頭的尺寸相差控制在9～10mm較合適。

（9） 拱頂?shù)钠鲋?yīng)從兩邊拱腳同時(shí)向拱頂中心進(jìn)行。

（10）錯(cuò)縫砌筑拱頂時(shí)，為了保證鎖磚列的尺寸一致，必須使兩邊拱腳的標(biāo)高和拱頂?shù)目缍缺３忠恢隆?/p>

（11）砌拱時(shí)，可首先在拱頂?shù)膬啥祟A(yù)先砌筑一環(huán)，然后按此磚環(huán)拉線砌筑各磚列。

（12）跨度小于3m的拱頂，打入一塊鎖磚;跨度大于3m的拱頂，打入3塊;鎖磚應(yīng)準(zhǔn)確地按拱頂?shù)闹行木€對(duì)稱均勻分布，鎖磚打入前，砌入拱頂?shù)纳疃燃s為磚長(zhǎng)的2/3～3/4。打入鎖磚時(shí)，應(yīng)將靠近兩邊拱腳的鎖磚同時(shí)均勻打入，最后打入中間的鎖磚。

（13）鎖磚應(yīng)使用木錘打入，如使用鐵錘時(shí)，則須墊以木板。

（14）拱頂?shù)纳喜空移酱u允許砍鑿，但不應(yīng)超過磚厚度的一半。

（15）調(diào)整坯體配方結(jié)構(gòu)，降低坯體溫度，使窯爐的工作溫度，低于耐火磚的最高設(shè)定溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。

（16）每隔一段長(zhǎng)度的拱頂，都要預(yù)留一個(gè)膨脹縫，無論是錯(cuò)砌還是環(huán)砌拱頂?shù)呐蛎浛p也要是斷縫的，不能采用錯(cuò)縫膨脹縫，否則會(huì)導(dǎo)致窯爐拱頂無法分段膨脹或收縮，從而導(dǎo)致拱頂整體移位現(xiàn)象。

三.輥道窯選擇什么結(jié)構(gòu)的拱頂更有優(yōu)勢(shì)

⑴ 目前輥道窯常用的拱頂結(jié)構(gòu)主要有：

錯(cuò)砌、環(huán)砌和分段環(huán)砌三種形式。如圖4

⑵ 不同拱頂結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)：

錯(cuò)砌拱頂?shù)膬?yōu)點(diǎn)：拱頂牢固嚴(yán)密，其缺點(diǎn)：各列砌磚不能獨(dú)立膨脹，窯頂出現(xiàn)單獨(dú)斷磚時(shí)，檢查和修理不方便，如圖3;環(huán)砌拱頂?shù)膬?yōu)點(diǎn)：容易修理及各列砌磚能獨(dú)立膨脹，其缺點(diǎn)是不嚴(yán)密，強(qiáng)度小，透氣性大，容易出現(xiàn)整環(huán)拱頂磚脫落現(xiàn)象。分段環(huán)砌的優(yōu)缺點(diǎn)介于二者之間。陶瓷工業(yè)窯爐除設(shè)計(jì)規(guī)定或特殊結(jié)構(gòu)部位環(huán)砌外，拱頂一般錯(cuò)縫砌筑較穩(wěn)固。

（潘雄）

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