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[摘 要]工业用回转窑分类很多，其中一类就是用于铝用炭阳极煅烧炭质原料。回转窑的主体是一台由钢板焊成的圆筒，内部砌筑耐火材料为回转窑内衬，由于选用的耐火材料不同或施工工艺的差别，内衬的使用性能有差别。
[关键词]回转窑 内衬 耐火材料 砌筑
中图分类号：TD462.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0031-01
1.前言
回转窑是指旋转煅烧窑，属于建材设备类。回转窑按处理物料不同可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。其中冶金化工窑中的一类就是铝用炭素行业煅烧炭质物料的回转窑，以下就以此类窑的内衬为例进行分析。回转窑的主体是一台由钢板焊成的圆筒，内部砌耐火材料和隔热层即为内衬。工业炉砌筑材料包括耐火材料、隔热材料、密封材料以及部分普通建筑材料和耐热金属等。合理的选用材料对确保工业炉的砌筑质量、安全经济的运行和提高工业炉的使用年限都具有非常重要的作用。
炭素工业使用的小型回转窑直径1.5m左右、长度20～30m，大型回转窑的直径可达3m左右，长度可达70m以上，而回转窑内衬的使用寿命是长期影响铝用炭阳极生产的难题，靠近筒体砌筑一层保温料（即隔热层）、上面再砌筑耐火材料。
2.回转窑内衬耐火材料的分类
耐火材料的分类方法有很多，其中有按照外观形态进行分类和按材质进行分类的。
2.1 按形态分类
耐火材料按照外观形态进行分类，可分为定形耐火制品、不定形耐火材料、耐火纤维。定形耐火制品是具有一定形状的耐火制品，如耐火砖、耐火板等，所属的耐火材料有烧成转、不烧砖又称结合砖、熔铸砖等，砌筑方法有干法砌筑和湿法砌筑之分。
不定形耐火材料是无一定形状的散装材料、呈颗粒状、粉粒状或料坯状，所属的耐火材料有耐火混凝土、耐火可塑料、耐火喷涂料、耐火涂抹料、耐火捣打料，施工方法有浇注、振动、捣打、喷涂、涂抹等。
耐火纤维是松散的纤维以及成型的纤维毡、纤维毯等，所属耐火材料是耐火纤维及其制品，施工方法有层铺法、叠铺法和粘贴法。
A公司四台窑原有的内衬都是采用不定形耐火材料，即无一定形状的散状材料，呈颗粒状、粉粒状，施工方法为浇注、振动、捣打。其中三台窑紧贴着筒体是δ=50mm的保温料，另外一台窑紧贴着筒体是δ=70mm的保温料，也称隔热材料或绝热材料，体积密度小，热导率低，对热量可起屏蔽作用的材料，不燃烧、不腐蚀，且吸湿性小，一般最高使用温度在400℃以上，当超过耐热温度时，材料可能发生松散、裂纹，失去原有的力学性能，甚至可能焦化或燃烧。保温材料受潮或吸水后，密度和热导率会增大，隔热性能降低。因此，松散的隔热材料在保管和施工过程中，都要防潮、防水。
保温料上面，窑头部位砌筑δ=190mm的DAG-70的高铝料，由耐火骨料、耐火粉料和可塑性黏土以及结合剂、增塑剂、水等按一定比例，经成型、养护和烘烤而成，A公司都是现场配制浇注，耐火度接近或稍低于同质耐火砖；荷重软化温度比同质耐火砖低得多；抗热震性比同质耐火砖好；重烧线收缩一般比耐火砖大；线膨胀系数较小，常温强度高。窑尾部位浇注δ=190mm的黏土质耐火材料，由于两种材料接缝处处理不当容易裂缝，为了破损程度和使用时间一致，后来从窑头至窑尾都采用耐火度比较高的高铝料比较好。
2.2 按材质分类
按材质（即化学矿物组成）进行分类，可分为硅酸铝质、硅质、镁质、白云石质、铬质、碳质、碳化硅质、锆质等。铝行业主要使用的是硅酸铝质，主要有耐火粘土砖、高铝砖、半硅砖，主要化学成分是SiO2、Al2O3，主要矿物成分是莫来石、方石英或莫来石、刚玉。
近两年A公司又采用定形耐火制品砌筑回转窑的内衬，即烧成砖，硅酸铝质，主要化学成分是SiO2、Al2O3，主要矿物成分是莫来石。一般将含Al2O3大于48%的硅酸铝质耐火制品统称为高铝耐火制品，通常分为三等：Ⅰ等的Al2O3含量大于75%；Ⅱ等的Al2O3含量为60%～75%；Ⅲ等的Al2O3含量为48%～60%。高铝砖的耐火度及荷重软化温度在1420～1520℃以上，比耐火粘土砖高。抗酸、碱性熔渣的侵蚀能力强，属中性耐火材料。高温机械强度随着Al2O3的增加而提高，但抗热震性较低，比较致密，吸湿性不太好。
按照Al2O3含量的不同其耐火度（如表1）。[1]
3.對内衬耐火材料的要求
实践证明，工业炉窑在运行的高温环境中受到物理、化学和机械等多方面的作用，使耐火材料可能产生熔化、软化、崩裂和磨损等损坏现象。对耐火材料有以下几点严格的要求：
（1）软化和熔融温度高，在工作温度下不会发生软化和熔融；
（2）能承受高温操作中所产生的应力作用，不丧失结构强度，不软化变形，不断裂坍塌；
（3）在高温下体积稳定，不致因膨胀和收缩使砌体变形或出现裂纹；
（4）在温度变化或受热不均时不致破裂和剥落；
（5）应具有一定的耐化学侵蚀能力；
（6）应具有足够的强度和耐磨性能，以承受高温高速火焰、烟尘和物料的冲刷与撞击；
4.对内衬施工工艺的要求
（1）衬砌筑前，应核实窑体设备是否空运转合格，筒体内的焊接附件是否符合要求，应将窑内清扫干净。
耐火材料与隔热材料要防止受到潮湿，砌筑耐火砖用的泥浆的耐火度应与所用砖的砌体的耐火度相适应。
（2）耐火砖砌体应错缝砌筑，纵向砖缝与窑轴线应在同一水平面内，在同一砌筑段内，其扭曲度不得超过20mm，砖缝内的泥浆应饱满、均匀。
（3）为了达到砌体砖缝的要求，当砖的质量满足不了砖缝的要求时，应进行选砖或砖的加工，防止不合格的砖砌入砌体之中，影响砌体质量。
（4）砖缝是砌体最薄弱的部位，应尽可能砌得细薄，一般为2～3mm。
（5）对耐火砌体的砖缝厚度和泥浆饱满度，应及时进行检查，砖缝厚度和泥浆饱满度是衡量砌体质量的两项重要指标，一般工业炉窑泥浆饱满度不得低于90%。
（6）砌砖体的几何尺寸应符合要求，不带凹角、沟、舌、孔、洞或圆弧，砌体平整、垂直，并经专用工具检查合格。
参考文献
[1] 张志贤，喻贞仁编工业炉砌筑施工操作技术.北京：冶金工业出版社，2008
[关键词]回转窑 内衬 耐火材料 砌筑
中图分类号：TD462.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0031-01
1.前言
回转窑是指旋转煅烧窑，属于建材设备类。回转窑按处理物料不同可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。其中冶金化工窑中的一类就是铝用炭素行业煅烧炭质物料的回转窑，以下就以此类窑的内衬为例进行分析。回转窑的主体是一台由钢板焊成的圆筒，内部砌耐火材料和隔热层即为内衬。工业炉砌筑材料包括耐火材料、隔热材料、密封材料以及部分普通建筑材料和耐热金属等。合理的选用材料对确保工业炉的砌筑质量、安全经济的运行和提高工业炉的使用年限都具有非常重要的作用。
炭素工业使用的小型回转窑直径1.5m左右、长度20～30m，大型回转窑的直径可达3m左右，长度可达70m以上，而回转窑内衬的使用寿命是长期影响铝用炭阳极生产的难题，靠近筒体砌筑一层保温料（即隔热层）、上面再砌筑耐火材料。
2.回转窑内衬耐火材料的分类
耐火材料的分类方法有很多，其中有按照外观形态进行分类和按材质进行分类的。
2.1 按形态分类
耐火材料按照外观形态进行分类，可分为定形耐火制品、不定形耐火材料、耐火纤维。定形耐火制品是具有一定形状的耐火制品，如耐火砖、耐火板等，所属的耐火材料有烧成转、不烧砖又称结合砖、熔铸砖等，砌筑方法有干法砌筑和湿法砌筑之分。
不定形耐火材料是无一定形状的散装材料、呈颗粒状、粉粒状或料坯状，所属的耐火材料有耐火混凝土、耐火可塑料、耐火喷涂料、耐火涂抹料、耐火捣打料，施工方法有浇注、振动、捣打、喷涂、涂抹等。
耐火纤维是松散的纤维以及成型的纤维毡、纤维毯等，所属耐火材料是耐火纤维及其制品，施工方法有层铺法、叠铺法和粘贴法。
A公司四台窑原有的内衬都是采用不定形耐火材料，即无一定形状的散状材料，呈颗粒状、粉粒状，施工方法为浇注、振动、捣打。其中三台窑紧贴着筒体是δ=50mm的保温料，另外一台窑紧贴着筒体是δ=70mm的保温料，也称隔热材料或绝热材料，体积密度小，热导率低，对热量可起屏蔽作用的材料，不燃烧、不腐蚀，且吸湿性小，一般最高使用温度在400℃以上，当超过耐热温度时，材料可能发生松散、裂纹，失去原有的力学性能，甚至可能焦化或燃烧。保温材料受潮或吸水后，密度和热导率会增大，隔热性能降低。因此，松散的隔热材料在保管和施工过程中，都要防潮、防水。
保温料上面，窑头部位砌筑δ=190mm的DAG-70的高铝料，由耐火骨料、耐火粉料和可塑性黏土以及结合剂、增塑剂、水等按一定比例，经成型、养护和烘烤而成，A公司都是现场配制浇注，耐火度接近或稍低于同质耐火砖；荷重软化温度比同质耐火砖低得多；抗热震性比同质耐火砖好；重烧线收缩一般比耐火砖大；线膨胀系数较小，常温强度高。窑尾部位浇注δ=190mm的黏土质耐火材料，由于两种材料接缝处处理不当容易裂缝，为了破损程度和使用时间一致，后来从窑头至窑尾都采用耐火度比较高的高铝料比较好。
2.2 按材质分类
按材质（即化学矿物组成）进行分类，可分为硅酸铝质、硅质、镁质、白云石质、铬质、碳质、碳化硅质、锆质等。铝行业主要使用的是硅酸铝质，主要有耐火粘土砖、高铝砖、半硅砖，主要化学成分是SiO2、Al2O3，主要矿物成分是莫来石、方石英或莫来石、刚玉。
近两年A公司又采用定形耐火制品砌筑回转窑的内衬，即烧成砖，硅酸铝质，主要化学成分是SiO2、Al2O3，主要矿物成分是莫来石。一般将含Al2O3大于48%的硅酸铝质耐火制品统称为高铝耐火制品，通常分为三等：Ⅰ等的Al2O3含量大于75%；Ⅱ等的Al2O3含量为60%～75%；Ⅲ等的Al2O3含量为48%～60%。高铝砖的耐火度及荷重软化温度在1420～1520℃以上，比耐火粘土砖高。抗酸、碱性熔渣的侵蚀能力强，属中性耐火材料。高温机械强度随着Al2O3的增加而提高，但抗热震性较低，比较致密，吸湿性不太好。
按照Al2O3含量的不同其耐火度（如表1）。[1]
3.對内衬耐火材料的要求
实践证明，工业炉窑在运行的高温环境中受到物理、化学和机械等多方面的作用，使耐火材料可能产生熔化、软化、崩裂和磨损等损坏现象。对耐火材料有以下几点严格的要求：
（1）软化和熔融温度高，在工作温度下不会发生软化和熔融；
（2）能承受高温操作中所产生的应力作用，不丧失结构强度，不软化变形，不断裂坍塌；
（3）在高温下体积稳定，不致因膨胀和收缩使砌体变形或出现裂纹；
（4）在温度变化或受热不均时不致破裂和剥落；
（5）应具有一定的耐化学侵蚀能力；
（6）应具有足够的强度和耐磨性能，以承受高温高速火焰、烟尘和物料的冲刷与撞击；
4.对内衬施工工艺的要求
（1）衬砌筑前，应核实窑体设备是否空运转合格，筒体内的焊接附件是否符合要求，应将窑内清扫干净。
耐火材料与隔热材料要防止受到潮湿，砌筑耐火砖用的泥浆的耐火度应与所用砖的砌体的耐火度相适应。
（2）耐火砖砌体应错缝砌筑，纵向砖缝与窑轴线应在同一水平面内，在同一砌筑段内，其扭曲度不得超过20mm，砖缝内的泥浆应饱满、均匀。
（3）为了达到砌体砖缝的要求，当砖的质量满足不了砖缝的要求时，应进行选砖或砖的加工，防止不合格的砖砌入砌体之中，影响砌体质量。
（4）砖缝是砌体最薄弱的部位，应尽可能砌得细薄，一般为2～3mm。
（5）对耐火砌体的砖缝厚度和泥浆饱满度，应及时进行检查，砖缝厚度和泥浆饱满度是衡量砌体质量的两项重要指标，一般工业炉窑泥浆饱满度不得低于90%。
（6）砌砖体的几何尺寸应符合要求，不带凹角、沟、舌、孔、洞或圆弧，砌体平整、垂直，并经专用工具检查合格。
参考文献
[1] 张志贤，喻贞仁编工业炉砌筑施工操作技术.北京：冶金工业出版社，2008