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造成陽極焙燒爐火道墻耐火磚砌體變形的原因都有哪些?

編輯:耐火磚???瀏覽:???時間:2019-06-11

  某公司有6臺敞開式陽極焙燒爐,主要用于生產鋁電解用炭陽極。在該公司經過整體大修時發現火道墻出現了嚴重的C形變形。根據火道墻墻體規律性C形變形、墻面局部內凹、貫通形裂縫、修理時拆除的黏土耐火磚變形情況等,結合砌筑時的工藝控制、日常使用維護實際,對焙燒爐火道墻的彎曲變形和破損,從工藝特點、墻體幾何形狀、劣化趨勢、拆除后廢料狀態等方面,以火道墻自身為主進行原因分析。

  圖1火道墻彎曲變形

  圖2墻體裂縫

  由于產品生產工藝特點所限,火道墻使用過程中,墻體在每批次炭陽極焙燒過程中,必須經歷自然溫度→逐漸升溫→1250℃高溫保持→降溫→空氣快速冷卻→外界自然溫度狀態,這樣的溫度變化循環過程在焙燒爐的生產中持續循環進行。這種周期性溫度循環造成火道墻本體材料性能惡化、砌筑縫隙和結構劣化、抵抗外力能力降低。

  (2) 火道墻砌筑耐火磚因承重和溫度不同,在高溫狀態發生不同塑性蠕變、幾何尺寸變化。在每個溫度變化周期,火道墻整體幾何形狀發生熱脹冷縮,各層及磚體發生水平方向微量延伸、豎直方向微量縮小的不規則變形。這種理論分析結果,從火道墻重砌時拆除的耐火磚大量縱向彎曲、橫向扭轉現象中,得到充分驗證(如圖3)。

  圖3破損火道墻耐火磚圖片

  (3) 火道墻耐火磚和耐火泥具備固有的抗熱震性、熱蠕變屬性,不同品級的耐火材料屬性各不相同。在火道墻溫度周期循環中,造成耐火磚疲勞破壞,砌筑磚出現微裂紋、局部破損。尤其是火道墻部分橫向受力的拉筋磚和噴嘴直噴磚,由于受加熱火焰的直接噴射灼燒作用,疲勞、破壞尤為嚴重(如圖3),長期運行后破壞了火道墻寬度方向的穩定性,在填充料和炭陽極裝出外力作用下,形成了使用中火道墻變形、內凹等缺陷,而且隨著使用時間延長和保養缺失持續劣化(如圖4(a))。

  圖4受損火道墻

  (4) 火道墻砌筑工藝控制不嚴格,部分間隙偏小,在火道墻砌筑完成后沒有足夠的養生,水分自然揮發排出時間短。新砌筑火道墻直接投入使用,升溫過程中耐火磚線性變化和水分快速汽化膨脹逸出,形成墻體在使用過程中縱向幾何變形不一致,火道墻砌筑層縱向間隙發生不同步減小,個別間隙消失,形成墻體砌筑磚縱向剛性擠壓、整體伸長,破壞了火道墻本身膨脹補償結構,原設計火道墻自動調節功能消失,火道墻出現變形、局部結構和形狀破壞,而且隨使用時間延長持續劣化(如圖4(b))。

  (5)焙燒爐生產的每個溫度變化周期,火道墻砌筑磚均出現不同溫度梯度的線性熱脹冷縮效應,部分砌筑層因伸縮間隙不同出現剛性擠壓,在料箱內填充料的擠壓作用下,墻面形成C形彎曲變形;部分砌筑層由于變形不同步性,發生豎向間隙被拉伸變大。在周期性的混合作用后,逐步形成了使用中的火道墻斷裂甚至錯位、大面積變形(如圖1、圖4(a))。

  (6)焙燒爐運行中同一火道墻不同層或同層不同部位的不同步變化,造成火道墻局部應力集中,火道墻同層或不同層間出現局部相對運動,墻體拉筋磚在長期火焰灼燒和墻體變形產生力作用下,產生扭曲變形或斷裂,墻體原始結構破壞,火道墻穩定性惡化,促進了火道墻運行后期的整體迅速破壞。

  (7)焙燒爐運行中,填充料在火道墻上燒結,未及時清理,多功能天車裝出爐過程中對墻體的碰撞,人工爐面臨時作業偶發事件,受損火道墻維護保養不及時等外因,對火道墻的深度劣化、變形甚至坍塌有直接促進作用。

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