耐火砖使用寿命的影响因素

为什么我们要研究耐火砖寿命的影响因素：窑炉使用耐火砖寿命的长短不仅关系到生产的正常运转，也增加了生产成本，因此提高耐火砖的使用寿命是耐火材料的发展方向主攻方向。

影响耐火砖寿命的主要因素

一、机械力

回转窑运转时，窑衬受到压力、拉力、扭力和剪切等机械应力的综合作用，使砖受到动力学负荷，砖和窑皮的重量及砖自身的热膨胀，使砖承受静力学负荷。此外，衬砖与窑筒体之间、砖衬与砖衬之间的相对运动，均会使砖衬承受各种机械应力作用。当所有应力之和超过了砖的结构强度时，砖就开裂损坏。对于紧靠挡砖圈的砖，大部分损坏是由于挤压力造成的。机械应力占据耐材损坏的37%。

二、化学侵蚀

以煤代油特别是代用燃料的广泛使用，以硫酸碱和氯化碱为主的挥发性组分，在窑气和窑料中含量大增,碱盐深度地渗入砖层,化学侵蚀是造成水泥回转窑过渡带烧成带耐火砖损毁的主要因素之一，大型回转窑内烟气循环富集更为严重，更高的碱硫成分会加速渗透造成耐火材料的快速损毁。
三、熟料熔体渗入

熟料熔体主要源自窑料和燃料，渗入相主要是C2S（硅酸二钙）、C4AF（铁铝酸四钙）。其中渗入变质层中的C2S、C4AF会强烈地溶蚀碱性砖中的方镁石和其他部分，析出硅酸盐矿物，有时甚至还会析出钾霞石。而熔体则会充填砖衬内气孔，使该部分砖层致密化和脆化；加之热应力和机械应力双重作用，导致砖易开裂剥落。因C2S、C4AF在550℃以上即开始形成，而预分解窑入窑物料温度已达800℃～860℃，因此熟料熔体渗入贯穿于整个预分解窑内，即熟料熔体对预分解窑各带窑衬均有一定渗入侵蚀作用。该部位所用耐火材料除应该具有合适的耐火度、强度外，还应该具有优良的抗侵蚀性。

四、热震现象

当窑运转不正常或窑皮不稳定时，碱性砖易受热震而破坏。窑皮突然垮落，致使砖面温度瞬骤升（甚至高达上千度），而使砖内产生很大的热用力。此外，窑的频繁开停使砖内频繁产生交变热应力。当热应力超过砖衬的结构强度时，砖就开始开裂，并沿其结构弱化处不断加大加深，最后使砖碎裂。热震现象易发生在靠近窑尾方向的过渡带区域。
五、热应力

窑内衬在烘炉温升过程中，耐火材料因受高温产生的热膨胀，造成相邻耐火材料之间相互挤压，当产生的挤压应力大于耐火砖的强度时，就会导致耐火砖热面剥落，热应力是窑内耐火砖剥落、破损的重要原因之一。以镁铁砖或镁铝尖晶石砖为例，1400℃时的膨胀率按1.6%计算，长198mm的耐火砖其膨胀量可达3.16mm，所以正确地预留好环缝(膨胀缝)很有必要，预留过大可能会导致耐火砖出现抽签、掉砖现象，预留过小产生的热应力无处释放，会导致耐火砖产生剥落现象，从而严重缩短耐火砖的使用寿命。
六、操作过程中开停窑过于频繁

例如一线窑1至8月份累计停窑36次，停窑次数的增加。导致开停窑次数较多，在升温、降温、及保温过程中，窑内窑皮脱落频繁，对耐火砖损害非常大。有时开停窑升温、降温速度过快，导致耐火砖冷却速度过快，造成耐火砖的破裂。

七、燃料的质量

如果要耐火砖衬的使用寿命得以保证及维持坚实的窑皮效果，热工的稳定性是其关键所在。但是要维持热工的稳定性是有一定的难度，这是因为原燃料的不确定性。水泥窑一般的原燃料都是煤，由于煤的供应困难，煤的灰分会从32% - 45%之间变化，由于煤质的波动，影响窑皮粘挂，窑皮容易连带砖体层一同剥落。特别遇上开停频繁的窑时，失去窑皮的保护，耐火砖衬容易受到化学侵蚀，降低抗热疲劳性能，令寿命大为缩短。

八、砌筑施工质量

由于施工因素，造成耐火砖砌筑过松及扭曲错位，在回转窑运转过程中，窑筒体与耐火砖产生相对运动，砖衬推力过大，会导致耐火砖扭斜错位和砖层裂、掉角、甚至掉砖。
砌筑需要注意：砖衬紧贴窑壳，砖与砖要靠严，砖缝要直，交圈要准，锁砖要牢，不错位，不下垂，不脱空。总之，要确保耐火砖与窑体在窖运行中有可靠的同心度，砖衬的应力要均匀分布在整个窑衬和每块砖上。
九、燃烧器的火焰

回转窑内的熟料锻炼中，适宜的火焰在窑内温度的合理分布，对熟料质量的提高、 窑皮厚度长度的恰当与否、窑衬寿命的延长， 燃料消耗的多少都具有十分重要的作用。

在回转窑燃烧器燃烧过程中，稳定的火焰是燃烧器的一个重要指标，其中旋流数主要控制火焰形状，因此通常也称为火焰形状系数。增大旋流数可以使火焰变粗、变短，从而强化火焰热辐射。但旋流数过大会出现双峰火焰，造成局部窑皮过热而剥落。火焰形状能使整个烧成带具有强而均匀的热辐射，有利于熟料结粒，延长耐火砖使用寿命。