硅磚廠(chǎng)家揭秘硅磚炭化室砌體裂縫產(chǎn)生與擴大的原因

　　硅磚廠(chǎng)家洛陽(yáng)邁樂(lè )為大家揭秘，硅磚炭化室砌體裂縫產(chǎn)生與擴大的原因，一同來(lái)看看吧!

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　　大型焦爐的炭化室均由硅磚砌筑，而硅磚較大的缺點(diǎn)是不耐急冷急熱。當砌體在烘爐或冷爐時(shí)，升、降溫過(guò)快，或在生產(chǎn)過(guò)程中，當進(jìn)行裝煤、摘門(mén)、推焦、燒空爐、氨水浸濕吋，結焦時(shí)間大幅度變動(dòng)，裝入煤的水分變動(dòng)大，以及進(jìn)入爐內進(jìn)行火道翻修時(shí)，砌體的溫度產(chǎn)生劇烈的變化。特別是當溫度在117℃、163℃、180-270℃及573℃附近反復劇烈波動(dòng)時(shí)，硅磚中二氧化硅因產(chǎn)生晶型轉化將伴隨體積的急劇膨脹或收縮。另外，由于砌體的表面與內部、上部與下部、端火道與內部火道的溫度不一致，故各點(diǎn)的膨脹或收縮也不相同，從而使砌體內部產(chǎn)生應力而破裂。這些裂紋在摘門(mén)、推焦等沖擊性載荷的影響下，或在護爐鐵件失去作用以及溫度應力繼續反復地作用，將會(huì )進(jìn)一步發(fā)展與擴大。

　?、谄鲶w結構

　　火道隔墻的兩種結構形成了兩種不同類(lèi)型的裂縫。這主要是由于丁字磚和墻皮磚長(cháng)度差不多(為300-330mm)，它們的上、下壓縫較長(cháng)(150-165mm)，并使立縫不集中，砌體因裝煤、推焦而受冷卻收縮時(shí)，其水平方向收縮力克服不了上、下層磚之間的摩擦阻力，故不能從每個(gè)立磚縫處拉開(kāi)。這個(gè)水平方向的收縮力加上同時(shí)產(chǎn)生的垂直方向收縮而形成的剪切力只能在爐墻的薄弱處(墻皮磚的中部)產(chǎn)生縱向拉斷(少數在丁字磚拉斷)，形成幾十條從頂至底的通縫。當縫隙里的石墨被燒掉時(shí)，墻面容易變形。由于丁字磚比較厚實(shí)，不容易產(chǎn)生橫向斷縫，故其墻皮磚與火道隔墻很少有脫離的。

　　酒瓶磚的頭部由于尺寸較小(僅90mm寬)，與墻皮磚的上、下壓縫較短(小于45mm)，并形成立縫集中的情況。當砌體冷縮時(shí)，其間摩擦阻力較小，水平收縮力能夠克服縻擦阻力，故墻皮磚不會(huì )被拉斷。而是從全部立灰縫處拉開(kāi)。同時(shí)，正因為酒瓶磚頭部較小，強度較低，故容易從頸根處斷裂而使墻皮磚與隔墻磚(酒瓶磚)主體脫離，導致墻面變形，妨礙推焦操作。

　　與丁字磚相比，寶塔磚與墻皮磚互相壓縫較短，故當爐墻冷縮時(shí)，不致把墻皮磚拉斷而使炭化室墻面形成從頂至底的通長(cháng)直縫;與酒瓶磚相比，寶塔磚長(cháng)度短，并且其端部又較大，故不易斷裂而使爐墻大面積變形。中國焦爐的燃燒室隔墻磚曾經(jīng)都采用丁字磚，20世紀80年代以后，硅磚廠(chǎng)家則都采用寶塔磚。

　　由于爐頭散熱比內部多，故端火道應比內部火道多供應一些熱量。我國現有焦爐向端火道增加供熱量的手段主要有兩種：一種是增大爐頭與內部箅子磚的截面比;另一種是增大端部斜道與內部斜道口的截面比。由于前者受外界的影響較大(如封墻、單墻竄漏、格子磚堵塞等)，故后者對端火道供熱的作用比前者大。各種焦爐端部與內部斜道斷面比多在1.32-1.77之間，較大的也不超過(guò)2。長(cháng)期實(shí)踐表明，各新建焦爐投產(chǎn)初期，其端火道溫度在設計結焦時(shí)間生產(chǎn)時(shí)一般都不應低于1200℃。隨著(zhù)結焦時(shí)間的延長(cháng)及爐體損壞加劇(如端部斜道、格子磚堵塞及單、主墻竄漏等)，端火道溫度逐漸下降，有的甚至低于1100℃。在設計結焦時(shí)間下生產(chǎn)的焦爐用高爐煤氣加熱時(shí)，各爐端火道與標準火道的溫差一般在50-90℃;用焦爐煤氣加熱時(shí)，因噴嘴可更換，其差值略小些。端火道與標準火道溫差這樣大，不僅導致?tīng)t頭與爐內焦炭不能同時(shí)成熟，降低焦炭質(zhì)量，而且端火道溫度過(guò)低將加速爐頭裂紋與破面的形成。當端火道溫度為1175℃時(shí)，爐頭墻面經(jīng)常在二氧化硅晶型轉化點(diǎn)573℃'附近波動(dòng)，從而使爐頭產(chǎn)生裂紋。多年實(shí)踐證明，爐頭裂紋一旦形成，爐體就會(huì )進(jìn)一步惡化。因此，提高端火道溫度，使其在一代爐齡里的任何結焦時(shí)間內，都能保持在1220℃(機側)及1250℃(焦側)以上，以推遲爐頭墻面裂紋生成的時(shí)間，這對延長(cháng)爐體壽命極為重要，也是設計與生產(chǎn)單位應面對的重要問(wèn)題。一般焦爐爐頭溫度與其標準溫度的差值應控制在不大于70-150℃，并且規定焦爐爐頭溫度較低不應低于1100℃。

　　為解決這個(gè)問(wèn)題，國外開(kāi)始將蓄熱室端部與內部隔開(kāi)，即采用分隔蓄熱室，從而實(shí)現了對端火道單獨供熱，此方法雖有利于提高爐頭溫度，但不利于蓄熱室內部的檢修，國內6m、7m焦爐和德國伍德7.63m焦爐都采用了分隔蓄熱室。我國少數焦爐在端火道實(shí)行從外部補充加熱來(lái)提高端火道溫度，這是很好的措施，如攀鋼2座6m焦爐爐頭平均溫度提高了70-80℃，平均達到1130℃以上。

　?、圩o爐鐵件的結構

　　護爐鐵件的材質(zhì)、形狀與連接方式等與焦爐端火道的損壞有很大關(guān)系。所有大保護板加爐頭錯縫砌筑比小保護板加爐頭錯縫結構的端火道通縫寬度要大得多，這主要是大保護板的形狀類(lèi)似Π形的罩子，把爐頭緊緊包住。摘門(mén)時(shí)，啟門(mén)機作用在爐框上的拉力通過(guò)保護板傳給爐頭并在推焦、裝煤過(guò)程中對保護板和爐頭磚產(chǎn)生的熱應力變化，使爐頭產(chǎn)生裂縫或使裂縫的長(cháng)度與寬度繼續擴大。此外，硅磚廠(chǎng)家生產(chǎn)多年的焦爐砌體與護爐鐵件均以中部炭化室為中心分別向兩側抵抗墻方向呈扇形傾斜。由于兩者的傾斜度不一致，故爐頭砌體在這個(gè)方向產(chǎn)生內應力，不僅導致?tīng)t頭與內部砌體產(chǎn)生相對變形，而且也擴大了爐頭裂縫。

　　為了克服大保護板加爐頭錯縫結構拉斷端部火道的缺點(diǎn)，我國自20世紀80年代開(kāi)始設計的焦爐都采用大保護板加爐頭直縫結構。該結構是把原有的爐頭用直縫分為一個(gè)外爐頭(實(shí)心砌體)和一個(gè)內爐頭(與端火道相連)。摘門(mén)時(shí)，啟門(mén)機作用在爐框上的拉力僅作用在外爐頭上，只能擴大直縫的寬度而不會(huì )拉斷端火道。

　　小保護板是矩形鋼板。它與爐門(mén)框不是用螺栓連接，而是利用爐柱兩側上、下各處所固定的頂絲，通過(guò)壓緊爐門(mén)框而壓緊保護板(圖7)。摘門(mén)時(shí)，爐門(mén)框受向外的拉力而外移。由于爐門(mén)框與保護板沒(méi)固定為一個(gè)整體，故在爐門(mén)框產(chǎn)生外移的同時(shí)，并不存在通過(guò)保護板而作用在爐頭砌體上的拉力，所以其爐頭通縫比大保護板的爐頭通縫在發(fā)展速率上要慢得多。

　　中保護板與小保護板外形相似，但比小保護板厚，材質(zhì)有鋼板與鑄鐵兩種，均比小保護板堅固些。它和爐門(mén)框的連接方式與大保護板的連接方式相同，只是不包爐頭，故不會(huì )出現拉斷爐頭火道的現象，所以硅磚廠(chǎng)家的大型焦爐都采用中保護板結構。

　?、苌a(chǎn)操作所產(chǎn)生的機械應力

　　炭化室墻面的裂縫形成之后，生產(chǎn)操作如摘門(mén)、推焦等所產(chǎn)生的機械應力，對裂縫的擴大起著(zhù)促成作用。

　　一般來(lái)說(shuō)，推焦困難是擴大裂縫損壞爐墻的重要原因，而引起推焦困難的原因很多，如裝煤不均勻，裝煤堵裝煤孔;配煤質(zhì)量不好，例如瘦煤太多或原料煤儲存太久，

　　以致配合煤的收縮性太小;推生焦或過(guò)火焦炭;使用變形的推焦桿;墻面石墨過(guò)厚或有反錯臺、凹進(jìn)、凸出等情況。為了減少爐墻所受的機械應力，硅磚廠(chǎng)家必須盡可能消除引起推焦困難的一切因素。

　?、荽u塊的尺寸與質(zhì)量

　　焦爐用磚塊度越大，制作越困難，成品率低而價(jià)格髙，并且不便搬運與砌筑。但是，磚的塊度越大，抗裂性越好。前蘇聯(lián)曾在同一座試驗焦爐的端火道分別用厚146mm和96mm的桂磚進(jìn)行砌筑，投產(chǎn)后發(fā)現，用厚磚砌筑的端火道，在開(kāi)工后36-42個(gè)月開(kāi)始產(chǎn)生裂紋，7年形成縫隙;而用薄磚砌筑的端火道在開(kāi)工后12個(gè)月產(chǎn)生裂紋，4年后形成縫隙。厚磚與薄磚產(chǎn)生裂紋的時(shí)間相差3-4倍。根據對我國部分焦爐拆除后的觀(guān)察表明：所有大塊度磚的完整性均比小塊度磚好。例如，鞍鋼原17、18號老奧托式焦爐火道，不僅每層磚的厚度(146mm)比58型等焦爐的(96mm)大，而且隔墻磚(酒瓶磚)及火道蓋頂以上的各層磚，其長(cháng)、寬、高均比其他爐型焦爐相同部位的磚大得多.它使用30年后，仍然比較完整，而其他形式焦爐同樣部位的磚斷裂較多。

　　硅磚質(zhì)量對爐體損壞的影響很大，例如，某硅磚廠(chǎng)家2號焦爐經(jīng)大修投產(chǎn)后，僅用半年時(shí)間，在炭化室爐頭墻面的焦線(xiàn)以上部位就出現裂紋、麻點(diǎn)與剝蝕，2年后，損壞情況繼續發(fā)展。經(jīng)化驗發(fā)現，有部分磚號的石英含量過(guò)大，為40%-50%，而磷石英含量?jì)H占30%-40%。這樣的硅磚在溫度反復急變的情況下，大量的石英會(huì )因晶型轉化，其體積發(fā)生劇烈變化，從而導致磚塊破裂與剝落。

　?、拮o爐鐵件管理不善或失效

　　自烘爐開(kāi)始，焦爐砌體在縱、橫方向均由護爐鐵件施加足夠的保護性壓力以防止松散。如果爐柱被燒后曲度増加，裝煤口處有余煤，硅磚廠(chǎng)家需提前打開(kāi)上升管蓋和裝煤孔蓋，爐頂砌體竄漏而把拉條燒細或拉斷，各線(xiàn)彈簧負荷調節不當，以及更換護爐鐵件或修爐時(shí)對砌體缺乏保護等，就會(huì )使護爐鐵件失效，使砌體產(chǎn)生裂縫。