摘要     针对链篦机一回转窑氧化球团工艺中热工设备所用耐火材料的损毁现象，对其损毁机理进行了研究，并从耐火材料选型、现场施工及使用维护等方面提出了延长耐火材料使用寿命的方法和措施。

关键词  球团设备  链篦机－回转窑  耐火材料  使用寿命

1  前  言   

随着我国高炉炉料结构的调整及对酸性球团矿需求的增加，建设球团生产线已成为炼铁生产的迫切需要和发展趋势。近几年，链篦机一回转窑氧化球团生产工艺在我国得到了长足的发展，成为了国内球团生产线建设的首选工艺。2002年以来，全国建成的年产120万t以上的链篦机．回转窑球团生产线有首钢矿业公司1条、鞍山弓长岭矿业公司2条、柳钢2条、昆钢1条、攀钢1条、武钢程潮1条。近期，还将有几条生产线陆续建成投产。

    在链篦机一回转窑氧化球团生产工艺中，三大主体设备(链篦机、回转窑、环冷机)均为热工设备，但它们的结构形式、工作条件差别很大，因而造成其耐火材料损毁的原因各不相同。从实际生产情况来看，由于耐火材料损坏造成的停机约占事故停机时间的50％以上。耐火材料的损坏已成为制约链篦机－回转窑球团生产顺行的瓶颈。此外，随着钢铁行业规模的扩大，耐火材料的价格也水涨船高，维修费用大大增加，严重影响了球团企业经济效益的提升。因此，对球团热工设备中耐火材料进行研究，寻求更加合适的配料及其相应的施工和维护方法，对提高设备作业率，稳定球团生产和提高球团矿产质量，具有十分重要的意义。

2     耐材的使用现状及损毁原因

2．1链篦机系统

    在氧化球团生产中，链篦机主要完成生球的干燥和预热。目前，我国的链篦机一般为三室四段式，根据各段的使用条件差异，耐火材料的种类及使用情况列于表l。

    从表l可看出：

    1)预热一段侧墙下部距篦床l m高左右受冲刷严重，使用寿命短，在冲刷过度的情况下，可能会导致炉墙坍塌。预热二段炉顶受冲刷严重，极易影起炉顶跑火和塌顶事故的发生。隔墙2受冲刷严重，使用寿命短。

    2)耐火材料的损毁主要是由于含有大量粉尘的烟气冲刷造成的，在那些风流较缓的部位，相同材质的材料则几乎没有损毁。

    3)预热二段炉顶及隔墙2的使用寿命极短。其中，预热二段炉顶多系轻质莫来石浇注料，其容积密度约为1．8 g／cm³，耐压强度在21 MPa左右，不能满足其使用条件，必须换用容积密度更大，强度更高的耐磨浇注料；隔墙2一般为轻质隔热砖砌筑，其容积密度为1．0 g／cm³，耐压强度为3lMPa左右，也不能承受含大量粉尘烟气的冲刷，只有改变材质才有可能提高其寿命。以攀钢球团厂为例，将隔墙2换成普通粘土砖(容积密度为2．4 g／cm³，耐压强度55MPa)后，使用了3个月，仍未见明显的损坏。但更换耐材后，因整个墙体的重量增加了一倍以上，必须考虑水冷梁的承重能力，否则会导致水冷梁变形，引起墙体坍塌。预热一段下部侧墙也必须换用密度更大，强度更高的耐磨砖，以期达到与上部砖寿命一致的效果。

2．2回转窑系统

    回转窑的作用主要是完成预热球的焙烧。如果窑衬破损、脱落，将影响窑内的料流运动，严重时还会出现红窑的情况，进而使窑体变形，反过来又会加速窑衬的损坏。为了提高窑衬寿命，球团企业与耐火材料生产厂共同研究，曾对窑衬材质和砌筑方法进行了许多改进，逐步淘汰了机制砖整体砌筑，形成了以带锚固钩的高铝莫来石预制砖和同种材质浇筑料相结合的砌筑结构。从目前的情况来看，影响回转窑窑衬使用寿命的因素主要有以下几方面：

    (1)耐火材料理化性质与施工质量对窑衬寿命的影响及控制措施

    对于生产酸性氧化球团的回转窑，目前多采用抗剥落的高铝莫来石质耐火浇注料作窑衬，其耐急冷急热性能较好，但耐火材料本身的热膨胀性能并未得到生产厂家和使用厂家的重视。由于回转窑在工作时不停地转动，要求窑内砌体与窑壳之间紧密接触，不得有与窑壳脱离的现象出现。因此，应选择良好的座泥对窑壳内砌体，以及砌体与壳体间进行填充和粘结，使之具有良好的结构稳定性和气密性。要保证浇注料在使用温度下达到0～0．3％左右的微膨胀，使窑体在热态下膨胀时耐火材料仍能与窑壳紧密接触，不会出现较大的裂纹，导致红窑事故。施工中要保证预制块之间、预制块与窑壳之间的座泥饱满，不得有孔洞现象出现，以避免在使用过程中由于物料的压力而使窑衬破坏。浇注料施工时，要控制适宜的水分和足够的振捣时间，保证砌体致密。

    (2)窑壳椭圆度增大对窑衬寿命的影响及控制措施

    影响窑壳椭圆度的主要原因是滚圈处座板的磨损。该座板磨损后，随着窑壳刚性的降低，滚圈与窑壳之间的间隙会在窑壳的顶部位置增大，使支撑部位窑衬所受压缩应力增大，而且产生各种影响，加速窑衬的损毁。从国内外资料介绍可知，回转窑每隔6～12个月需测定一次椭圆度，及时对座板进行调整，保证椭圆度不大于0．3％。

    (3)窑体振动和物料冲击对窑衬寿命的影响及控制措施

    窑体发生振动是常见的现象。当窑运转一定时间后，在高温作用下，磁铁矿粉与耐火材料中的二氧化硅反应生成低熔点的铁橄榄石，覆盖于窑衬表面而形成窑皮。由于回转窑轴向方向温度梯度较大，中部高温区形成较厚的窑皮，而两端低温区未见明显窑皮，从而使窑荷重变得不均衡，因而发生较大的振动。同时设备安装及检修时支撑辊的倾斜度控制不好，也会导致窑运转中发生较大的振动。窑体的振动又传递到内部的耐火材料，加速窑衬的损毁。

    回转窑结圈也是导致窑衬损坏的重要原因。结圈同样使窑的荷重变得不均衡、机械荷重大大增加，不但增加了动力消耗，而且当结圈的大块物料在温度波动的情况下垮塌时，会对窑衬造成巨大冲击，导致窑衬被砸坏。此外，人工清理结圈料也会对窑炉造成很大破坏。只有从操作制度上做到配好料、造好球，强化链篦机的干燥预热，才能有效地防止回转窑的破坏性结圈，从而保证窑衬的使用寿命。

2．3环冷机系统

    环冷机是球团矿冷却设备，由于其受料斗结构复杂，台车运转易窜位，导致受料斗与台车栏板耐火材料的使用寿命短，一般在3个月以下。其损毁原因及处理措施如下：

    1)料斗要承受来自回转窑物料的冲刷，一般选用耐磨的高铝刚玉质预制砖以提高其耐冲刷性，但由于受料斗下部为回转台车框架，受料斗砌体采用烟罩上的加筋钢板支撑，钢板裸露于炙热的球团矿上，受高温后易氧化变形，导致受料斗砌体整体垮塌。

    针对这一问题，可通过对支撑结构进行优化设计，来延缓支撑体的氧化变形。如攀钢球团厂采用耐热不锈钢或耐热合金钢替换普通钢板，将支撑体设计成“Z”型，并在预制砖中预埋锚固钩(见图1)，取得了较好效果，受料斗使用寿命达到了一年以上。同时，在操作上应避免结块的大块物料从回转窑掉下砸坏受料斗衬砖，从而提高受料斗的使用寿命。

    (2)台车栏板为预制块砌筑而成，它与受料斗的挡料板配置如图2所示。有的厂因安装时台车运转轨道精度控制不高，台车在运转过程中易发生径向窜位，使其中心线与环冷机中心线产生一定偏离，从而使挡料板一侧间隙缩小，严重时造成台车栏板衬砖与受料斗的挡料板发生刮卡而损坏。同时，由于长时间运转，预制块本身固定螺栓可能出现松动，也会使刮卡现象加重，而导致衬砖迅速损坏。

    预防的措施是：在安装过程中应找准环冷机台车的回转中心线，控制好台车轨道的水平度；衬砖砌筑前必须进行试运转，严格检查台车安装情况，合格后方可进行砌筑；砌筑衬砖时，必须保证衬砖与挡料板之间有适当的间隙；预制块之间的缝隙应采用同材质的泥浆找平和填充饱满，使之烧结后形成一个牢固的整体；此外，生产中还应经常检查预制块的锚固螺栓是否紧固，从而提高台车栏板衬砖的使用寿命。

3  结  语

我国链篦机一回转窑氧化球团生产中，耐火材料损毁现象十分普遍，由此造成的设备故障已严重影响了球团生产的顺行。为改变这种被动局面，各厂从耐火材料的选型、施工、以及日常维护等方面做了大量工作，也取得了很好的效果。然而，这一生产工艺在我国发展的历史并不长，在提高其设备完好率和作业率，以及稳定生产方面还有大量的工作要做。提高其热工设备中耐火材料的使用寿命，可为球团企业的生产顺行提供有力的保障，并创造巨大的经济效益。