氧化球团回转窑耐火材料长寿化实践与应用

甄建宏

（太原钢铁集团有限公司矿业分公司峨口铁矿，山西代县 034207）

0 引言

与氧化球团回转窑窑头有关的配件都是在施工环境较差的条件下进行的，各个组成部分的耐火材料内衬要遭受到不同的物料的无数次碰撞，尤其是回转窑的窑头窑尾缩口部位，结构复杂施工和烘烤困难属于回转窑耐火材料最薄弱环节；虽然进入21 世纪，许多生产耐火材料转窑系统的厂家都在不断对该系统所使用的耐火材料进行研发与创新，回转窑系统耐火材料内衬寿命得到显著提高。但在回转窑窑头、窑尾缩口部位仍然经常出现耐材使用寿命较短，平均生产（2～3）个月出现窑头或窑尾耐材脱落、护口铁脱落、窑筒体烧损氧化变形等，影响到工厂的正常运转，使工作效率降低，提高成本，制造商希望改变转窑系统的耐火材料来延长系统的使用寿命，减少整个转窑的维修次数，提高作业效率，降低运行的成本。

1 氧化球团回转窑系统整体结构及问题分析

回转窑是氧化球回转窑系统的关键部分，是最重要的零部件，他可以将窑内非常干燥的所有煤球的球团在窑内比较均匀的燃烧烤制，最后一步直接将烤制烧制好的煤球冷却即可。转窑的窑头部位与窑尾缩口是回转窑生产进、出料部位，环境恶劣，加上耐用材料及内衬的相互碰撞，是发生故障突出的部位。该部位均由36 或24 块护口铁保护，每块护口铁利用3 条Φ32螺栓固定住筒体末端，上部虽然利用性能较好的钢纤维较多，使用高强度重质浇注料圆周向分段浇筑，仍然频繁出现耐材脱落，护口铁松动或脱落故障，平均（2～3）月维护检修1 次，严重时导致窑口氧化变形，端口呈现喇叭口状，需要截窑更换窑口筒体。分析窑头窑尾缩口脱落原因，发现该部位出现耐材脱落不是耐材质量性能导致，有3 种脱落方式：

（1）回转窑头缩口每块护口铁由3 条M32 螺栓固定，在回转窑常温状态下安装紧固后，在生产中窑内1250℃高温的作用下很容易引起螺栓膨胀伸长而松动，重量在100 kg 左右的护口铁在动态旋转的窑体偏心力和与物料的摩擦挂卡作用下，对浇筑在护口铁上部的高强度浇注块耐火材料产生偏心作用力，随之浇筑块克服锚固钉的拉力而脱落，严重时护口铁也随之脱落，如检修不及时就会导致窑口筒体在高温和物料的冲击作用下氧化、腐蚀，使得窑口变薄，变形为喇叭口，或烧穿筒体。

（2）窑尾缩口由与窑头结构一样的护口铁采用螺栓固定，随着固定螺栓的伸长护口铁松动后很容易与窑尾罩结构产生摩擦，使得窑尾缩口耐材脱落，护口摔掉，窑内结圈时出现严重的窑尾倒料现象，斗提机负荷增加，窑尾密封鳞片损坏等设备损伤。

（3）窑头、窑尾缩口耐材结构受钢结构护口铁安装所限，不能像窑内采用预制块与浇筑带相间砌筑的方式，原设计采用窑口窑尾（500～700）mm 浇筑带窑口圆周向分段浇筑方式，为提升耐材致密性不留施工膨胀缝；在（1250～1300）℃生产温度下，窑体径向、轴向有热膨胀伸长，耐材的膨胀系数接近于零，窑口耐火材料在相邻浇筑块之间产生膨胀缝，窑内高温粉末在高温下很容易进入膨胀缝内，随着回转窑温度波动或停产急冷急热温度变化，相邻浇筑块之间产生膨胀应力集中，若膨胀应力达到克服底部锚固钉的焊接强度时，锚固钉开焊，耐火材料爆裂松动后脱落。

2 窑头窑尾缩口耐火材料改进措施

（1）为解决窑头缩口护口铁固定结构不合理，耐材脱落、护口铁脱落，窑筒体损坏，针对护口铁螺栓受热膨胀作用而松动导致耐材脱落现象，用δ=12 mm 的0Cr25Ni20 耐热不锈钢板自制刀把装卡铁，在每块护口铁螺栓紧固后，焊接到护口铁尾部与筒体部位，使护口铁在螺栓受热膨胀松动后不会移动或松动，消除偏心应力或其他作用力，耐材不会松动或开裂。

（2）回转窑窑钢结构筒体受热膨胀使窑口施工缝内高温粉末造成的膨胀应力集中导致的窑口耐材损坏，我们在砌筑回转窑窑口时，首先采用对称砌筑法，浇筑块完成带浇注料初凝后转窑至轴对称位置再浇筑下1 块，在浇筑窑口锁口块相邻端面采用φ=（35～40）mm 波纹膨胀缝板作为支模工具轴向布置，浇筑料初凝后拆除波纹板磨具使得拆除端面形成波纹状与相邻浇筑块紧密结合，在生产中高温下粉末不容易进入施工缝内，消除由于窑口径向膨胀耐材施工缝应力集中，窑口耐材得到明显效果。

（3）为改善锚固钉受热产生的膨胀应力，采用锚固钉末端（30～40）mm 处缠绕2 圈普通绝缘胶带，消除锚固钉的膨胀应力导致的耐材轴向开裂脱落。

通过以上措施，回转窑窑口、窑尾缩口耐材使用寿命得到明显改善，该部位由原来的（2～3）个月就需检修，提升到现在2 a甚至更长时间的稳定运行。经过研究发现，不断研发转窑系统的技术与新产品，在烧制过程中使用合理的材料，最关键的是要保证施工的方法，正确，另外，还要制定合理的制度，包括维护制度以及施工制度。以上这些都是维护转窑系统的重要途径。

3 结束语

球团回转窑属于高温重载动态系统，生产环境恶劣，存在很多问题，通过一些小改进、小改善，实现氧化球团链篦机回转窑环冷机系统耐火材料内衬的长寿命。从实际问题出发，敢于创新，科学的操作维护与施工，避免窑衬材料频繁承受急冷急热作用，寻找问题根源，是延长氧化球团链篦机回转窑系统耐火材料内衬寿命的必要措施。