Quali sono i requisiti di prestazione specifici per i materiali refrattari in diverse parti di un forno rotante di cemento?

 L'estremità fredda dei mattoni refrattari utilizzati nel forno rotante di cemento è soggetta alla pressione di estrusione \\ (p \\) dal guscio del forno e le due facce laterali sono soggette alla pressione di bilanciamento \\ (f \\) dell'anello di mattoni. L'equilibrio della forza esterna sul guscio del forno e i mattoni refrattari è mostrato nella figura.

 Secondo le condizioni di equilibrio, la pressione di estrusione \\ (p \\) esercitata dal guscio del forno sui mattoni refrattari, la forza di reazione bilanciata \\ (f \\) nell'anello refrattario e l'angolo centrale \\ (\\ alfa \\) sottesa dai mattoni refrattari soddisfano la seguente relazione (trascurando il peso dei mattoni):

 Secondo le condizioni geometriche mostrate nella figura, la seguente relazione approssimativa è soddisfatta tra il diametro del forno rotante \\ (d \\), la dimensione di grande tetto (estremità fredda) \\ (a \\) del mattone refrattario mostrato nella figura, la dimensione a testa calza Il mattone refrattario:

 Il diametro del cilindro del forno nei nuovi forni rotanti a cemento a secco è in costante aumento con l'espansione della capacità di produzione, aumentando da 3300 mm all'attuale 6400 mm, quasi raddoppiando. Al momento, ci sono principalmente due tipi di forme di mattoni utilizzate all'interno dei forni rotanti in cemento. I mattoni alcalini generalmente adottano la forma in mattoni della serie VDZ (una serie comune internazionale con una larghezza media costante di 71,5 mm), mentre i mattoni refrattari siico-aluminosi sinteriosi generalmente usano la forma di mattoni della serie ISO (una serie comune internazionale con una larghezza costante a testa grande di 103 mm). L'altezza e lo spessore dei mattoni refrattari sono relativamente fissi, lasciando poco spazio alla regolazione. Se l'altezza dei mattoni refrattari è troppo bassa, le loro prestazioni di isolamento termico saranno troppo scarse. Una volta che l'estremità calda dei mattoni è leggermente danneggiata, la temperatura corporea del forno salirà al di sopra del limite superiore, portando all'arresto del forno per la sostituzione del mattone. Se l'altezza dei mattoni refrattari è troppo alta, il peso dei mattoni aumenterà, causando un'eccessiva deformazione del corpo del forno e danni ai mattoni refrattari.

 Con l'aumento del diametro del forno e della velocità di rotazione, in particolare per i due forni tecnologicamente avanzati che hanno una velocità di rotazione più elevata fino a 5R\/min, è probabile che aumenti l'ovalità del guscio del forno. Di conseguenza, ci sono requisiti più elevati per lo stress compressivo sui mattoni refrattari. Pertanto, sono necessari mattoni refrattari con elevata resistenza a compressione. In particolare, per il guscio del forno nell'area del pneumatico, è necessario utilizzare i mattoni refrattari con le stesse caratteristiche più possibili nelle vicinanze del pneumatico.

 Man mano che il diametro del forno si espande, l'angolo centrale corrispondente al mattone refrattario diventa più piccolo e lo stress portato dal mattone refrattario aumenta. Allo stesso tempo, sono imposti requisiti più rigorosi alla tolleranza dimensionale del mattone refrattario. Il diametro del guscio in forno di un forno a cemento da 10, {1}} tonnellate raggiunge 6,4 m, che fissa requisiti estremamente elevati per le dimensioni esterne dei mattoni refrattari all'interno del forno. I mattoni refrattari con grandi deviazioni nelle dimensioni esterne sono soggetti a incidenti come lo slittamento in mattoni e la caduta durante i processi di posa e uso, mettendo seriamente messo in pericolo il normale funzionamento del forno di cemento.

 Esistono molti fattori che influenzano la durata della durata dei rivestimenti refrattari nei forni, che non sono esclusivamente problemi con i prodotti di materiali refrattari. Questi includono stress termici, stress chimico e sollecitazione meccanica generata durante le operazioni di produzione di cemento, la qualità delle materie prime calcolate, la progettazione e la selezione di materiali refrattari, la qualità, lo stoccaggio, la costruzione e la muratura di materiali refrattari, tra gli altri fattori.

 Lo stress meccanico si riferisce alle forze interne che agiscono tra varie parti di un oggetto quando si deforma a causa di cause esterne. Queste forze interne resistono alle cause esterne e tentano di ripristinare l'oggetto nella sua posizione originale prima della deformazione. Quando lo stress meccanico sopportato da mattoni refrattari nel forno supera la propria forza, i mattoni subiranno danni parziali o completi sotto l'azione dello stress. I principali fattori che causano stress meccanico sono i seguenti:

 (1) Deformazione ellittica. I fattori completi come i mattoni di rivestimento refrattario nel forno rotante, il materiale del forno e la ponderazione di sé del guscio del forno causano la deformazione del guscio del forno. Sotto l'azione della gravità e del carico termico, la sezione circolare del guscio diventa ellittica. Quando il forno è in funzione, l'ellisse impone lo stress meccanico sui mattoni refrattari e maggiore è l'ovalità, maggiore è la sollecitazione meccanica generata. Lo stress da taglio causato dal cambiamento nell'ovalità agisce nella direzione tangenziale di ciascun anello di mattoni, con conseguente spalling anulare dei mattoni. Generalmente, i pezzi spallati sono uniformi di spessore e duramente.

 (2) Offset assiale del forno rotante. Il forno rotante è supportato da pneumatici, rulli di supporto e mediccer e il suo asse dovrebbe essere una linea retta che collega i punti centrali delle sezioni circolari del forno. Tuttavia, dopo l'installazione del guscio del forno e il taglio e la sostituzione del guscio parziale, o dopo che il forno è stato in funzione per un periodo di tempo con condizioni di lavoro termiche instabili, l'asse del guscio del forno si sposterà sotto l'azione del carico termico e del peso. Dopo il funzionamento a lungo termine, l'usura dei pneumatici e i rulli di supporto, la deflessione esteriore e verso l'interno dei rulli di supporto e il cambiamento nelle condizioni di carico su ciascun punto di supporto, specialmente quando il carico nel punto di supporto è troppo grande, causano facilmente bruciature dei cuscinetti a rulli di supporto, peeling anormale o rotta sulle superfici dei pneumatici e i rolli di supporto. Ciò aggraverà ulteriormente l'offset assiale del guscio del forno, con conseguente deformazione, danno o spargimento di estrusione dei mattoni refrattari. I mattoni refrattari danneggiati mostrano diverse profondità di forma.

 Lo stress termico si riferisce allo stress generato in un oggetto quando la temperatura cambia, in quanto non può espandersi o contrarre completamente liberamente a causa di vincoli esterni e vincoli reciproci tra le parti interne. L'espansione termica ad alta temperatura provoca facilmente l'espansione assiale e lo stress di estrusione nei mattoni refrattari, che è uno dei motivi importanti per lo spalling e il danno dei mattoni refrattari nel forno. Prendendo mattoni di magnesia-cromo o spinello come esempi, il tasso di espansione a 1400 gradi può essere calcolato come 1,6%e la quantità di espansione di un mattone refrattario con una lunghezza di 198mm può raggiungere 3,17 mm. Con tale espansione significativa, se le articolazioni circonferenziali non sono adeguatamente riservate, essere troppo grandi o troppo piccoli causerà slittamento in mattoni, caduta e spalling, accorciando seriamente la durata di mattoni refrattari.

 Il meccanismo di influenza delle operazioni di produzione sulla durata della durata dei mattoni refrattari è complesso e coinvolge molti fattori. L'analisi viene eseguita principalmente dai seguenti due aspetti:

 (1) Danno in mattoni causato da temperatura di calcinazione eccessivamente elevata.
La temperatura di fiamma all'interno del nuovo forno pre-decomposizione del processo a secco può superare i 17 0 0 grado, e le temperature di lavoro nella zona di transizione, la zona di combustione, la zona di raffreddamento, la zona del forno, le posizioni del forno corrispondenti. Anche con materiali refrattari di alta qualità, la durata della durata dei forni nella zona di transizione, la zona di combustione e la zona di raffreddamento di grandi forni rotanti è generalmente da 0,5 a 1 anno e, in alcuni casi, da 3 a 5 mesi; La durata di servizio della bocca del forno e dei rivestimenti degli ugelli è in genere solo da 0,5 a 1 anno o addirittura più corta; E la durata di servizio del cofano e dei rivestimenti per la gola più fresca è di circa 2 anni. Durante la fase di produzione di prova, il tasso operativo dei forni rotanti è di solito solo dal 70% al 75% o addirittura inferiore, con pochissimi che raggiungono l'85% al ​​90%. Se il funzionamento della fornace di preriscaldatore e decomposizione è scarso e il grado di decomposizione del materiale che entra nel forno è instabile, le posizioni di varie zone di processo nel forno cambieranno spesso, portando a un funzionamento instabile del forno e danni più rapidi al rivestimento del forno. Ad esempio, la temperatura di calcinazione eccessivamente elevata può causare danni e fosse fusi nei mattoni refrattari all'interno del forno, come cerchiato nella Figura 5.

 (2) Danno in mattoni causati dall'alta velocità di rotazione del forno.
La velocità di rotazione dei nuovi forni pre-decomposizione del processo a secco raggiunge spesso da 3 a 3,7 r\/min e possono persino superare i 4 r\/min, con la velocità lineare del guscio del forno rotante superiore a 1 m\/s. Nei nuovi forni a secco con alta velocità di rotazione, grande diametro e alta temperatura, gli effetti di danno completi dello stress termico, dello stress meccanico e dell'erosione chimica sul rivestimento del forno sono molto maggiori di quelli nei forni tradizionali. Ciò richiede che il rivestimento del forno debba avere una forza e stabilità sufficienti negli stati freddi e caldi.

 La funzione principale dei mattoni refrattari in un forno rotante è quella di proteggere il guscio del forno dai danni causati da gas e materiali ad alta temperatura, garantendo il normale funzionamento della produzione. Nella produzione industriale, la durata della durata dei mattoni refrattari nella zona di combustione è molto breve, portando spesso a arresti di forni non pianificati per la manutenzione. Questo è diventato un fattore chiave che colpisce il funzionamento di alta qualità, ad alto rendimento, a basso consumo e tasso di funzionamento annuale dei forni a cemento.

 Sia nei forni a processo a umido o nei nuovi forni rotanti a processo a secco, durante il processo di calcinazione del clinker, la temperatura del gas all'interno del forno è molto più alta della temperatura del materiale. Ogni volta che il forno ruota, la superficie del rivestimento del forno subisce un shock termico periodico, con variazioni di temperatura che vanno da 150 a 250 gradi, generando sollecitazioni termiche all'interno dello strato superficiale da 10-20 mm del rivestimento del forno. Il rivestimento in forno resiste anche a sollecitazioni meccaniche radiali e assiali dalla muratura a causa della rotazione del forno, nonché di erosione e usura da materiali calcolati.

 La fusione di silicato viene generata contemporaneamente, che interagisce facilmente con la superficie della fodera i mattoni refrattari in ambienti ad alta temperatura per formare uno strato iniziale. Penetra anche all'interno dei mattoni refrattari lungo i loro pori e legami con loro, alterando la composizione chimica e la composizione di fase all'interno dello strato superficiale da 10-20 mm dei mattoni refrattari e degradando le loro prestazioni tecniche. Quando il materiale ha un intervallo di sinterizzazione stretto o si verificano alte temperature locali a causa di un rapido scatto a corto, la temperatura minima sulla superficie della pelle del forno può superare la temperatura di solidificazione della fase liquida del materiale. Lo strato superficiale della pelle del forno passa quindi dal solido a liquido e si stacca, penetrando dalla superficie all'interno della pelle del forno prima di formare un nuovo strato iniziale. Quando questo ciclo si ripete, il rivestimento del forno nella zona di combustione si accumula gradualmente e può persino staccare completamente, esponendo il guscio del forno a livello locale e causando "forno rosso" (surriscaldamento). In realtà, questo è il modo in cui la fodera del forno della zona di combustione si deteriora: nelle aree ad alta temperatura, lo spessore del mattone residuo generalmente distribuisce lungo una curva con un ampio raggio di curvatura, a volte con la base della curva che cade sulla superficie interna del guscio del forno.

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