硅磚廠家揭秘硅磚炭化室砌體裂縫產(chǎn)生與擴大的原因

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

　?、贉囟葢?yīng)力

　　大型焦爐的炭化室均由硅磚砌筑，而硅磚較大的缺點是不耐急冷急熱。當砌體在烘爐或冷爐時，升、降溫過快，或在生產(chǎn)過程中，當進行裝煤、摘門、推焦、燒空爐、氨水浸濕吋，結(jié)焦時間大幅度變動，裝入煤的水分變動大，以及進入爐內(nèi)進行火道翻修時，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℃附近反復劇烈波動時，硅磚中二氧化硅因產(chǎn)生晶型轉(zhuǎn)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(nèi)部、上部與下部、端火道與內(nèi)部火道的溫度不一致，故各點的膨脹或收縮也不相同，從而使砌體內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而破裂。這些裂紋在摘門、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(yīng)力繼續(xù)反復地作用，將會進一步發(fā)展與擴大。

　?、谄鲶w結(jié)構(gòu)

　　火道隔墻的兩種結(jié)構(gòu)形成了兩種不同類型的裂縫。這主要是由于丁字磚和墻皮磚長度差不多(為300-330mm)，它們的上、下壓縫較長(150-165mm)，并使立縫不集中，砌體因裝煤、推焦而受冷卻收縮時，其水平方向收縮力克服不了上、下層磚之間的摩擦阻力，故不能從每個立磚縫處拉開。這個水平方向的收縮力加上同時產(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(shù)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，墻面容易變形。由于丁字磚比較厚實，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，其間摩擦阻力較小，水平收縮力能夠克服縻擦阻力，故墻皮磚不會被拉斷。而是從全部立灰縫處拉開。同時，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，不致把墻皮磚拉斷而使炭化室墻面形成從頂至底的通長直縫;與酒瓶磚相比，寶塔磚長度短，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，硅磚廠家則都采用寶塔磚。

　　由于爐頭散熱比內(nèi)部多，故端火道應(yīng)比內(nèi)部火道多供應(yīng)一些熱量。我國現(xiàn)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(nèi)部箅子磚的截面比;另一種是增大端部斜道與內(nèi)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(nèi)部斜道斷面比多在1.32-1.77之間，較大的也不超過2。長期實踐表明，各新建焦爐投產(chǎn)初期，其端火道溫度在設(shè)計結(jié)焦時間生產(chǎn)時一般都不應(yīng)低于1200℃。隨著結(jié)焦時間的延長及爐體損壞加劇(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(shè)計結(jié)焦時間下生產(chǎn)的焦爐用高爐煤氣加熱時，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，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，不僅導致爐頭與爐內(nèi)焦炭不能同時成熟，降低焦炭質(zhì)量，而且端火道溫度過低將加速爐頭裂紋與破面的形成。當端火道溫度為1175℃時，爐頭墻面經(jīng)常在二氧化硅晶型轉(zhuǎn)化點573℃'附近波動，從而使爐頭產(chǎn)生裂紋。多年實踐證明，爐頭裂紋一旦形成，爐體就會進一步惡化。因此，提高端火道溫度，使其在一代爐齡里的任何結(jié)焦時間內(nèi)，都能保持在1220℃(機側(cè))及1250℃(焦側(cè))以上，以推遲爐頭墻面裂紋生成的時間，這對延長爐體壽命極為重要，也是設(shè)計與生產(chǎn)單位應(yīng)面對的重要問題。一般焦爐爐頭溫度與其標準溫度的差值應(yīng)控制在不大于70-150℃，并且規(guī)定焦爐爐頭溫度較低不應(yīng)低于1100℃。

　　為解決這個問題，國外開始將蓄熱室端部與內(nèi)部隔開，即采用分隔蓄熱室，從而實現(xiàn)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(nèi)部的檢修，國內(nèi)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(shù)焦爐在端火道實行從外部補充加熱來提高端火道溫度，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(jié)構(gòu)

　　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(jié)構(gòu)的端火道通縫寬度要大得多，這主要是大保護板的形狀類似Π形的罩子，把爐頭緊緊包住。摘門時，啟門機作用在爐框上的拉力通過保護板傳給爐頭并在推焦、裝煤過程中對保護板和爐頭磚產(chǎn)生的熱應(yīng)力變化，使爐頭產(chǎn)生裂縫或使裂縫的長度與寬度繼續(xù)擴大。此外，硅磚廠家生產(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(cè)抵抗墻方向呈扇形傾斜。由于兩者的傾斜度不一致，故爐頭砌體在這個方向產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，不僅導致爐頭與內(nèi)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(jié)構(gòu)拉斷端部火道的缺點，我國自20世紀80年代開始設(shè)計的焦爐都采用大保護板加爐頭直縫結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是把原有的爐頭用直縫分為一個外爐頭(實心砌體)和一個內(nèi)爐頭(與端火道相連)。摘門時，啟門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拉斷端火道。

　　小保護板是矩形鋼板。它與爐門框不是用螺栓連接，而是利用爐柱兩側(cè)上、下各處所固定的頂絲，通過壓緊爐門框而壓緊保護板(圖7)。摘門時，爐門框受向外的拉力而外移。由于爐門框與保護板沒固定為一個整體，故在爐門框產(chǎn)生外移的同時，并不存在通過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，故不會出現(xiàn)拉斷爐頭火道的現(xiàn)象，所以硅磚廠家的大型焦爐都采用中保護板結(jié)構(gòu)。

　?、苌a(chǎn)操作所產(chǎn)生的機械應(yīng)力

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

　　一般來說，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;推生焦或過火焦炭;使用變形的推焦桿;墻面石墨過厚或有反錯臺、凹進、凸出等情況。為了減少爐墻所受的機械應(yīng)力，硅磚廠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的桂磚進行砌筑，投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)，用厚磚砌筑的端火道，在開工后36-42個月開始產(chǎn)生裂紋，7年形成縫隙;而用薄磚砌筑的端火道在開工后12個月產(chǎn)生裂紋，4年后形成縫隙。厚磚與薄磚產(chǎn)生裂紋的時間相差3-4倍。根據(jù)對我國部分焦爐拆除后的觀察表明：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、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，某硅磚廠家2號焦爐經(jīng)大修投產(chǎn)后，僅用半年時間，在炭化室爐頭墻面的焦線以上部位就出現(xiàn)裂紋、麻點與剝蝕，2年后，損壞情況繼續(xù)發(fā)展。經(jīng)化驗發(fā)現(xiàn)，有部分磚號的石英含量過大，為40%-50%，而磷石英含量僅占30%-40%。這樣的硅磚在溫度反復急變的情況下，大量的石英會因晶型轉(zhuǎn)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，硅磚廠家需提前打開上升管蓋和裝煤孔蓋，爐頂砌體竄漏而把拉條燒細或拉斷，各線彈簧負荷調(diào)節(jié)不當，以及更換護爐鐵件或修爐時對砌體缺乏保護等，就會使護爐鐵件失效，使砌體產(chǎn)生裂縫。