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耐火材料行业知识

水泥窑各部位用耐火浇注料施工细节

储存中的耐火浇注料可能吸收水分而先行部分水化,造成施工中水化不足,结合强度下降,故浇注料必须储存在干燥的地方。高强浇注料的使用期限通常为6个月,耐碱浇注料为12个月,如发现浇注料出现了结块,应予废弃,不再正常使用。可降级使用,或适当修改配比使用,或将骨料保存,将粉料废弃。
耐火浇注料的适宜范围及一般要求
作为无定形的耐火材料,耐火浇注料经常使用在形状和表面复杂的部位,因为这些部位不宜用于耐火砖进行砌筑,且很难保证工作状态下的稳定。
浇注料是借助于固定在钢壳体上的扒钉与壳体结合在一起的,水泥行业中,常用的耐热钢扒钉有V型和Y型两种,常用的材料有1Cr18Ni19Ti和Cr25Ni20等。
一般部位,钢扒钉可使用材质为1Cr18Ni19Ti的钢筋制造,在材质的选择上,除考虑材料的高温强度外,也应考虑材料由于高温条件下的氧化锈蚀而带来的破坏性膨胀。部分低温部位虽然普通钢筋可满足工作温度的强度要求,但氧化腐蚀的氧化皮却有可能产生巨大的膨胀应力,把耐火浇注料胀坏。特别是高温区,如喷煤管和窑口部位,应采用高温强度较高的Cr25Ni20牌号耐热钢制作扒钉。
为避免浇注料因凝固过程中的收缩和加热过程中的膨胀而造成浇注料的损坏,对于大面积的浇注料,砌筑应按划分一定长宽的小区依次进行(每个小区的面积应在1.5m2以内),这些小区彼此间应用施工缝分隔开,并在其中填塞耐火纤维,形成事实上的膨胀缝和开裂控制缝。膨胀缝和开裂控制缝应避开重要或薄弱的部位,或主要受力部位。
每个小区的耐火浇注料要一次浇注完毕,两次浇注则很难保证两层浇注料之间的结合强度。
衬里的表面要力求光滑平整,不平整的表面造成不希望的积料并进而引起列大块和堵塞。对易于发生堵塞的锥体部分,应特别注意。砌筑模板应有足够的强度,支撑要牢靠,表面光洁。钢模板应涂敷脱模剂,木模板应涂防水漆,或直接铺敷据以稀薄膜。
耐火浇注料的施工
1、耐火浇注料的搅拌
搅拌机和其他设备在使用前必须清扫,其他种类的杂物都可能对浇注料的性能造成很大的影响。
拌和水必须是清洁的。在常温条件下,为减少水分过分的蒸发和过高的温升,在拌和过程中,必须避免过度的通风、加热和阳光的直射。在温度较低的情况下,应注意适当加温,防止物料温度过低。混凝土的拌和必须采用强制式拌和机,以降低拌和水分和提高拌和质量。不允许通过加水来改善已部分凝结的拌合物的可浇注性,这将是浇注料丧失大部分强度指标。
为保证搅拌均匀和尽量降低拌和水分,以保证浇注料有较高的强度和状态的均匀,浇注料必须在干燥的状态下拌和1min,加入50%的水继续搅拌1min,然后根据需要,将剩余的水徐徐加入,以寻求在所要求的加水量80%~100%之间的适宜值。拌和时间要按厂家的要求,加水后拌和时间大约为5min。应尽可能降低加水量,超量的拌和水将导致泌水和料浆和骨料的离析,造成料浆损失,使砌体强度大幅度下降。每次拌和浇注料量应为最小包装批次的整倍数,也就是100~300kg。
加水量的适宜程度,可用下述方法来进行校验。加水搅拌后,大约4min就可以达到一定的粘稠度,此时可以一手捏成一个混凝土球,当用手指合拢挤压5~6次后再张开手心,它便失去形状并慢慢在手心中摊开,加水量一起不会从张开的指间流淌为宜。
将拌和好的浇注料倒入模板中,有底部开始不停的振动,直至所有的空气被排出,浇注料均匀成一体。但上述作业不可过度,以至于出现表面泌水和料浆离析。过长时间的振捣,还会造成耐火钢纤维在浇注料中有序排列(影视乱杂无章的),从而造成耐火纤维在浇注料中应发挥的抗剥落能力下降。
被膨胀缝分割的小区内的浇注料必须一次连续浇注完成。应不停加入浇注料并振动直至模板全部充满,浇注工作在划定的小区内没有完成之前不得停顿,必须在小区内的浇注料任何部分开始凝结前,完成浇注和振捣作业。
尽量不分层浇注。如不得部分层浇注,第二层的浇注必须在第一层浇注料凝结前完成。在已凝固的浇注料上涂抹浇注料,毫无意义,在低温阶段就会脱落。
在振动过程中,浇注料表面将趋于水平,如需特殊形状,可将振动器按所需加工的表面平行推移,按要求的方向推动物料。
2、浇注料的硬化和养护
在浇注料开始凝结之后,常温条件下,硬化时间必须不少于24小时,在某种程度上,延长硬化时间至48小时或更长时间有利于增进混凝土的强度。对于少水泥浇注料,其凝结时间往往更长一些。对于使用高强度浇注料的部位,如喷煤管,窑口等,应适当延长养护和脱模时间。
在硬化之前,应防止水分蒸发,可以采用诸如在衬料表面覆盖一层薄塑料或食草垫,也可用敷设泥水的方法进行养护。在此期间,由于混凝土强度较低,应防止过大的机械作用力造成混凝土的破坏。
在硬化之后应让浇注料在15~30℃的环境温度下干燥一段时间(24~48h),温度越低,硬化时间越长。如气温低于10℃,应考虑加温措施改善养护条件。
对于水玻璃和磷酸盐浇注料,应在干燥环境里养护,利用水玻璃的脱水增长强度,不要浇水养护。
脱模时间应恰当选择:
不承重的模板,应在浇注料强度不致引起冷觉脱落时脱模。
承重的浇注料,应在强度达到70%是在考虑脱模。
强度较高的芯模,应在不致于造成混凝土破坏时及时脱模,以免浇注料强度过高造成脱模困难。
3、预热器和分解炉系统的烘干与加热
经硬化或干燥的浇注料仍有残余的物理和化合水,再升温至300℃将气化和脱水,水分将全部排出,由于浇注料结构致密,所以升温速度必须缓慢,以免由于温度的迅速升高和水分的过快蒸发所产生的应力造成浇注料的破坏。
窑系统的烘干升温制度有时不能满足预热器和分解炉的烘干要求(篦冷机、窑头罩和三次风管满足窑系统的烘干升温制度,不再单独列出),因此,下面提到的窑系统的烘烤升温制度要结合这一节的要求进行。如窑系统升温到600℃时(以窑尾废气温度为准),一级预热器没有达到烘干要求,应延长窑系统600℃是的保温时间。
最后一批耐火浇注料在25℃左右的温度下,养护时间不少于24h(对于低水泥浇注料,养护时间应酌情延长至48h),浇注料在获得一定的强度后,拆除模板和支架,在经过24h干燥后可进行烘烤作业。如果养护温度过低,养护时间还需延长。
以窑尾废气温度为准,以15℃/h的升温速率,直至达到200℃,保温12h。
以25℃/h升温速率升至400℃,保温不少于6h。
升温至600℃,保温不少于6h。以下两个条件是分解炉和预热器系统烘烤完成的充要条件:
旋风预热器浇注孔的耐火浇注料贴近硅盖板一面的温度达到100℃时,在延续烘干时间不少于24h。
在一级旋风预热器人孔门处,用干净的玻璃片接触烟气,已经观察不到水气在玻璃上的结漏现象,在保温6h。
4、浇注料的维修
耐火材料应在烘窑和第一次停窑后进行检查,这个检查可以被认为是衬料在经历第一次高温灼烧之后的第一次检查,应全面而细致,修补的部位应严格按照质量要求进行。除此之外,衬料应定期检查,对于一些关键部位应缩短检查周期。当确认衬料已脱落时,应立即修补直至更换,以免保温层和胴体暴露在高温下。若发现钢扒钉已漏出来或衬料已磨损至原始长度的65%,应立即维修衬料。修补衬料时通常要镶入新的扒钉,并适当加大扒钉的密度(10%),同时在新旧衬料间留出膨胀缝。
在平面上,扒钉是按照两个边长大约为500mm的正方形系统分布的,其中任意一个处于正方形脚上的扒钉,同时又位于另一个正方形的中心,两个系统的扒钉扩展面相互垂直。对于不同形状的表面,也要按照平面上扒钉的分布去考虑,但应同时考虑衬料设计和该处衬料在生产过程中所售的负荷,这或许将造成扒钉的排列方向与平面有所不同及扒钉间距的缩短。除非在最终衬料涂上有特殊说明,否则扒钉都是与壳体焊接。
扒钉尺寸必须适宜,扒钉头部应有一定的开度,以保证足够的抗剥落影响区域,扒钉应保持一定的高度,高度不足,表面的浇注料得不到有效保护而先行脱落。扒钉过高,造成早期烧损和磨蚀,从而过早地失去对耐火材料的强化功能。应在扒钉头部有25~30mm后的保护层。
浇注之前,所有扒钉上应有涂沥青漆或缠绕塑料薄膜,这些材料烧损后出现的自由空间可确保受热膨胀的扒钉不会对浇注料造成破坏。
5、浇注区的划分和控制缝的留设
耐火浇注料的收缩和膨胀
耐火浇注料在第一次加热过程中,在50℃~200℃时脱水和900℃~1000℃烧结时会出现两次体积收缩。在其他温度范围内,加热将使浇注料膨胀。经过第一次加热后,浇注料一般不再收缩。
为防止体积变化产生的应力对浇注料造成破坏,衬料必须划成对角线尺寸不大于1.5m的小区,分区浇注并在每个浇注区的分界线处留出膨胀和收缩的缝隙。
膨胀缝的影响范围
缝隙的大小应保证各个小区内的浇注料自由膨胀,位置合适的膨胀缝同时也可以成为控制缝。在高温区段(>600℃)应根据膨胀缝的间距,将膨胀缝的宽度控制在3~4mm。膨胀缝和控制缝设置在距离凸角200mm上下的平面上,而不呢馆设置在凸角和尖锥中。膨胀缝和控制缝两侧的浇注料开裂趋势较大,可适当加大扒钉密度。
膨胀缝的宽度控制
膨胀缝的宽度与工作温度和控制的线长度有关。温度较高,控制的长度较长,膨胀缝可适当加宽。在温度相对低的区域(<400℃),设备外壳可直接使用浇注料,不许隔热保温层。在这样的条件下,每隔1.5m插入2mm厚的纸板或塑料膜,就可满足膨胀空间的要求。
膨胀缝位置的优选
在确定膨胀位置时,应一并考虑振捣工艺的合理安排,缝隙一侧浇注料的振捣不应影响已浇注振捣完毕并开始初步硬化的浇注料。膨胀缝的位置避开受力部位,炉体骨架和内衬的孔洞。在具有复杂形状的区域,如边角,凸起等,应设置与其表面相适应的膨胀缝于凸起角和曲率半径小的曲面处,当两个浇注面相交成凹角时,应在凹角处设一┖型膨胀缝。
衬料图应显示出主要部位的膨胀缝的位置和尺寸,若浇注料的工作温度超过1200℃,就要设置宽度超过3mm的膨胀缝,并在其中塞入纤维毡。
控制缝的设置
浇注料由于收缩会造成开裂,都需要在凸角部位约200mm处设置控制缝,这样就可以让收缩开裂缝发生在预定的,比较安全的部位。控制缝的设置,可在预定的缝隙部位塞入纸、石蜡或薄木板等,在高温条件下可燃或流失的材料进行浇注,这些可燃物灼烧或流失后,就留下控制缝。
控制缝必须设置在相邻的扒钉中间,距两侧的扒钉大致相等。在连续曲面,圆锥表面和管子上设置,应在不能控制收缩风险的平面及曲面上设置。应避免在不能设膨胀缝的区域设置,如在小浇注面和凸角处设置膨胀缝。
5、易发生的浇注缺陷
水泥窑各部位用耐火浇注料施工细节


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