5. Influència de l'augment del diàmetre del forn en materials refractaris en forns de ciment
L’extrem fred dels maons refractaris utilitzats al forn rotatiu del ciment està sotmès a la pressió d’extrusió \\ (P \\) de la closca del forn, i les dues cares laterals estan sotmeses a la pressió d’equilibri \\ (f \\) de l’anell de maó. A la figura es mostra l'equilibri de la força externa de la closca del forn i els maons refractaris.
Segons les condicions d’equilibri, la pressió d’extrusió \\ (p \\) exercida per la closca del forn dels maons refractaris, la força de reacció equilibrada \\ (F \\) a l’anell de maó refractari i l’angle central \\ (\\ alpha \\) subratllat pels maons refractaris satisfan la següent relació (descuidant el pes dels maons):
Segons les condicions geomètriques que es mostren a la figura, la següent relació aproximada es compleix entre el diàmetre del forn rotat \\) Substituït pel maó refractari:
El diàmetre del cilindre del forn en nous forns rotatius de ciment en procés sec ha augmentat contínuament amb l'expansió de la capacitat de producció, augmentant de 3300mm fins a l'actual 6400mm, gairebé duplicant -se. Actualment, hi ha principalment dos tipus de formes de maó que s’utilitzen dins dels forns rotatius de ciment. Els maons alcalins generalment adopten la forma de maó de la sèrie VDZ (una sèrie comuna internacional amb una amplada mitjana constant de 71,5 mm), mentre que els maons refractaris silicoaluminosos sinteritzats generalment utilitzen la forma de maó de la sèrie ISO (una sèrie comuna internacional amb una amplada constant de cap gran cap de 103 mm). L’alçada i el gruix dels maons refractaris són relativament fixats, deixant poc espai per ajustar -se. Si l'alçada dels maons refractaris és massa baixa, el seu rendiment d'aïllament tèrmic serà massa pobre. Una vegada que l’extrem calent dels maons estigui lleugerament danyat, la temperatura corporal del forn s’elevarà per sobre del límit superior, donant lloc a l’aturada del forn per a la substitució de maons. Si l’altura dels maons refractaris és massa alta, el pes dels maons augmentarà, provocant una deformació excessiva del cos del forn i danys als maons refractaris.
Amb l’augment del diàmetre del forn i la velocitat de rotació, especialment per als dos forns de suport tecnològicament avançats que tenen una velocitat de rotació més elevada de fins a 5R\/min, és probable que augmenti l’ovalitat de la closca del forn. Correspondentment, hi ha requisits més elevats per a la tensió compressiva dels maons refractaris. Per tant, es requereixen maons refractaris amb alta resistència a la compressió. En particular, per a la closca del forn de la zona dels pneumàtics, cal utilitzar maons refractaris amb les mateixes característiques el més possible als voltants del pneumàtic.
A mesura que el diàmetre del forn s’expandeix, l’angle central corresponent al maó refractari es fa més petita i l’estrès a càrrec del maó refractari augmenta. Al mateix temps, s’imposen requisits més estrictes a la tolerància dimensional del maó refractari. El diàmetre de la closca del forn d’un 10, 000 - ton - Class Cement Kiln arriba a 6,4 m, que estableix requisits extremadament alts per a les dimensions externes dels maons refractaris dins del forn. Els maons refractaris amb grans desviacions en dimensions externes són propensos a accidents com el lliscament de maó i la caiguda durant els processos de posada i ús, posant en perill greument el funcionament normal del forn de ciment.
6. Factors que afecten la vida útil dels materials refractaris en forns rotatius
Hi ha molts factors que afecten la vida útil dels revestiments refractaris als forns, que no són únicament problemes amb productes de materials refractaris. Aquests inclouen estrès tèrmic, tensió química i tensió mecànica generada durant les operacions de producció de ciment, la qualitat de les matèries primeres calcinades, el disseny i la selecció de materials refractaris, la qualitat, l’emmagatzematge, la construcció i la maçoneria de materials refractaris, entre altres factors.
7. Influència de l'estrès mecànic en la vida útil dels maons refractaris al forn
L’estrès mecànic fa referència a les forces internes que actuen entre diverses parts d’un objecte quan es deforma per causes externes. Aquestes forces internes resisteixen a les causes externes i intenten restaurar l'objecte a la seva posició original abans de la deformació. Quan la tensió mecànica suportada pels maons refractaris al forn supera la seva força, els maons patiran danys parcials o complets sota l’acció de l’estrès. Els principals factors que causen estrès mecànic són els següents:
(1) Deformació el·líptica. Els factors complets com els maons de folre refractari al forn rotatiu, el material del forn i el pes propi de la closca del forn fan que la closca del forn es deformi. Sota l’acció de la gravetat i la càrrega tèrmica, la secció circular de la closca es fa el·líptica. Quan el forn està en funcionament, l’el·lipse imposa l’estrès mecànic als maons refractaris i, com més gran sigui l’ovalitat, més gran és la tensió mecànica generada. L’estrès de cisalla causat pel canvi d’ovalitat actua en la direcció tangencial de cada anell de maons, donant lloc a un desplegament anular dels maons. Generalment, les peces abruptes són uniformes de gruix i de textura dura.
(2) Desplaçament axial del forn rotatiu. El forn rotatiu està recolzat per pneumàtics, rodets de suport i passejadors, i el seu eix hauria de ser una línia recta que connecti els punts centrals de les seccions circulars del forn. No obstant això, després de la instal·lació de la closca del forn i la retenció i el reemplaçament parcial de la closca, o després que el forn hagi estat en funcionament durant un període de temps amb condicions de treball tèrmiques inestables, l’eix de la closca del forn canviarà sota l’acció de la càrrega i el pes tèrmics. Després de l'operació a llarg termini, el desgast de pneumàtics i rodets de suport, la desviació exterior i interior dels rodets de suport, i el canvi en les condicions de càrrega a cada punt de suport, sobretot quan la càrrega del punt de suport és massa gran que es produeix fàcilment la crema dels rodaments de suport, la pela anormal o la esquerda a les superfícies dels pirates i els rodets de suport. Això agreujarà encara més la compensació axial de la closca del forn, donant lloc a una deformació, danys o vessament dels maons refractaris. Els maons refractaris danyats mostren diferents profunditats de forma.
8. Influència de l'estrès tèrmic en la vida útil dels maons refractaris al forn
L’estrès tèrmic fa referència a l’estrès generat en un objecte quan la temperatura canvia, ja que no es pot expandir o contractar completament lliurement a causa de restriccions externes i restriccions mútues entre les parts internes. L’expansió tèrmica d’alta temperatura provoca fàcilment l’expansió axial i l’estrès d’extrusió en els maons refractaris, que és una de les raons importants per espoliar i danys de maons refractaris al forn. Prenent com a exemples de maons de magnesia o espinel, la taxa d’expansió a 1400 graus es pot calcular com a 1,6%i la quantitat d’expansió d’un maó refractari amb una longitud de 198 mm pot arribar a 3,17 mm. Amb una expansió tan significativa, si les articulacions circumferencials no es reserven adequadament, ser massa gran o massa petita farà que el relliscament de maons caigui i es fixi, reduint seriosament la vida útil dels maons refractaris.
9. Influència de les operacions de producció del forn rotatiu en la vida útil de materials refractaris
El mecanisme d’influència de les operacions de producció en la vida útil dels maons refractaris és complex i implica molts factors. L’anàlisi es realitza principalment dels dos aspectes següents:
(1) Danys de maó causats per una temperatura de calcinació excessivament elevada.
La temperatura de la flama dins del nou Kiln de pre-descomposició del procés sec pot superar els 17 0 0 graus, i les temperatures de treball a la zona de transició, la zona de cremada, la zona de refrigeració, la caputxa de forn, la gola i la zona de temperatura alta del refrigerador, i la zona de la boquilla exterior també són molt superiors a les dels forns tradicionals en les posicions corresponents. Fins i tot amb materials refractaris d’alta qualitat, la vida útil dels revestiments de forn a la zona de transició, la zona de cremada i la zona de refrigeració de forns rotatius grans és generalment de 0,5 a 1 any, i en alguns casos, fins a entre 3 i 5 mesos; La vida útil de la boca del forn i els revestiments de la boquilla és normalment de només 0,5 a 1 any o fins i tot més curta; I la vida útil de la caputxa de forn i els revestiments de gola més fred és d'aproximadament 2 anys. Durant l’etapa de producció d’assaig, la taxa d’operació dels forns rotatius sol ser només del 70% al 75% o fins i tot inferior, amb molt pocs que arriben al 85% al 90%. Si el funcionament del preescalfador i el forn de descomposició és deficient, i el grau de descomposició del material que entra al forn és inestable, les posicions de diverses zones de procés al forn canviaran sovint, provocant un funcionament inestable del forn i danys més ràpids al folre del forn. Per exemple, la temperatura de calcinació excessivament elevada pot causar danys i fosses fos als maons refractaris dins del forn, tal com es recorre a la figura 5.
(2) Danys de maó causats per una alta velocitat de rotació del forn.
La velocitat de rotació dels nous forns pre-descomposició del procés sec sol arribar a 3 a 3,7 r\/min, i fins i tot pot superar els 4 r\/min, amb la velocitat lineal de la closca del forn rotatiu superior a 1 m\/s. En els nous forns de procés en sec amb alta velocitat de rotació, gran diàmetre i alta temperatura, els efectes complets de danys de la tensió tèrmica, la tensió mecànica i l’erosió química al revestiment del forn són molt més grans que els dels forns tradicionals. Això requereix que el revestiment del forn hagi de tenir força i estabilitat suficients tant en els estats freds com en calor.
10. Mecanisme d’erosió dels maons refractaris en forns rotatius
La funció principal dels maons refractaris en un forn rotatiu és protegir la closca del forn dels danys causats per gasos i materials a alta temperatura, garantint el funcionament normal de la producció. En la producció industrial, la vida útil dels maons refractaris a la zona de cremades és molt curta, sovint condueix a les parades de forns no previstes per al manteniment. Aquest s’ha convertit en un factor clau que afecta l’operació d’alta qualitat, de gran rendiment, de baix consum i de la taxa d’operació anual dels forns de ciment.
Ja sigui en els forns de procés humit o els nous forns rotatius del procés sec, durant el procés de calcinació de clíncies, la temperatura del gas dins del forn és molt superior a la temperatura del material. Cada cop que el forn gira, la superfície del revestiment del forn sofreix un xoc tèrmic periòdic, amb variacions de temperatura que oscil·len entre 150 i 250 graus, generant tensió tèrmica dins de la capa superficial de 10-20 mm del revestiment del forn. El revestiment del forn també suporta les tensions mecàniques radials i axials del maó a causa de la rotació del forn, així com l'erosió i el desgast de materials calcinats.
Es genera simultàniament la fusió del silicat, que interacciona fàcilment amb la superfície dels maons refractaris del folre del forn en entorns d’alta temperatura per formar una capa inicial. També penetra a l’interior dels maons refractaris al llarg dels seus porus i s’enllaça amb ells, alterant la composició química i la composició de fase dins de la capa superficial de 10 a 20 mm dels maons refractaris i degradant el seu rendiment tècnic. Quan el material té un rang de sinterització estret o es produeixen temperatures altes locals a causa d’un tret ràpid de flama curta, la temperatura mínima a la superfície de la pell del forn pot superar la temperatura de solidificació de la fase líquida del material. La capa superficial de la pell del forn es transita de sòlid a líquid i es desprèn, penetrant de la superfície a l’interior de la pell del forn abans de formar una nova capa inicial. Quan aquest cicle es repeteix, el folre del forn a la zona de cremada s’aconsegueix gradualment i es pot desenganxar completament, exposant la closca del forn localment i provocant “forn vermell” (sobreescalfament). En realitat, és com es deteriora el folre del forn de la zona cremant: a les zones d’alta temperatura, el gruix residual de maó generalment es distribueix al llarg d’una corba amb un gran radi de curvatura, de vegades amb la base de la corba que cau sobre la superfície interior de la closca del forn.
Proveu de fer clic a l'enllaç següent per obtenir més informació sobre el producte.