水泥厂耐火材料基本知识及施工方法

,耐火材料基本知识及施工方法,目录,第一节、耐火材料的基本概念及其分类第二节、认识我工段所使用耐火材料第三节、耐火材料的注意事项第四节、耐火材料的施工方法,基础篇第一节、耐火材料的基本概念,一、什么是耐火材料？耐火材料一般是指耐火度在1580oC以上的无机非金属材料.它包括天然矿石及按照一定的目的要求经过一定的工艺制成的各种产品.具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性，是各种高温设备必需的材料二、耐火材料是怎样分类的？按化学成分划分：可以分为酸性、碱性和中性；按耐火度划分：可以分为普遍耐火材料（15801770C）高级耐火材料(17702000C)特级耐火材料(2000C以上)和超级耐火材料(大于3000C)四大类;按加工制造工艺划分:可分为烧成制品、熔铸制品、不烧制品;按用途划分:可分为高炉用、平炉用、转炉用、连铸用、玻璃窑用、水泥窑用耐火材料等;按外观划分:可分为耐火制品、耐火泥、不定形耐火材料;按形状和尺寸划分可分为:标型、普型、异型、特型和超特型制品;按成型工艺划分:可分为天然岩石切锯、泥浆浇注、可塑成型、半干成型和振动、捣达、熔铸成型等制品;按化学矿物组成划分：可分为硅酸铝质（粘土砖、高铝砖、半硅砖）硅质（硅砖、熔融石英烧制品）镁质（镁砖、镁铝砖、镁铬砖）；碳质(碳砖、石墨砖）白云石质、锆英石质、特殊耐火材料制品（高纯氧化物制品、难熔化合物制品和高温复合材料）.,我1#线窑工段使用耐火材料总类,1、耐火砖2、浇注料3、其他附属材料,耐火砖尺寸,标准化,a=冷面b=热面h=高度或厚度L=长度,比如：B320尺寸,B620尺寸,D,b,a,h,L,一、耐火砖,1、碳化硅高耐磨砖（SIC高耐磨砖）窑前1.42.4米，共1米hLb/aB32020019866.5/76.5B62020019869/74,一、耐火砖,2、镁铝尖晶石砖分布1：2.411.4米，共9米分布2:20.437.4米，共17米hLb/aB32020019866.5/76.5B62020019869/74BP2020019859/64BP+2020019876.2/83,一、耐火砖,3、直接结合镁铬砖11.420.4米，共9米hLb/aB32020019866.5/76.5B62020019869/74BP2020019859/64BP+2020019876.2/83,一、耐火砖,4、抗剥落高铝砖37.449.4米，共12米hLb/aB32020019866.5/76.5B62020019869/74BP2020019859/64BP+2020019876.2/83,一、耐火砖,5、高强耐碱粘土砖窑内用砖49.455.4米共6米预热器用砖三次风管用砖,二、浇注料,1、PA-80刚玉质浇注料江苏常州恒发耐火材料有限公司使用部位：窑门罩顶部、篦冷机、窑尾舌板、窑尾护口铁俗称：胶水料组成：骨料、胶水（透明状）、水泥（矾土水泥）；每袋重量：25kg/袋,二、浇注料,2、高铝低水泥浇注料郑州博瑞耐火材料有限公司使用部位：分解炉、C3筒、三次风管、篦冷机冷端俗称：水料组成：骨料、小包水泥、水；30kg/袋,二、浇注料,3、高强耐碱浇注料郑州博瑞耐火材料有限公司使用部位：C1、C2筒、上升管道俗称：水料组成：骨料、小包水泥、水；30kg/袋,二、浇注料,4、专用浇注料郑州博瑞耐火材料有限公司喷煤管专用浇注料窑口专用浇注料组成：刚玉莫来石浇注料,三、其他附属材料,分类：科光料（耐火泥）桶装与袋装，需加红色胶水拌和硅酸钙板硅酸铝纤维毡（矿棉）锚固件夹缝板（铁板）,耐火浇注料施工细则,浇注料使用量计算方法,一、胶水料用量：总用量（包）=施工面体积2.7吨每包重=（长m宽m深m）2700kg每包重二、水料用量：总用量（包）=施工面体积3.0吨每包重=（长m宽m深m）3000kg每包重,浇注料的储存与品种,1、浇注料应存放在有顶盖的库房内，不得淋雨、受潮，保质期为六个月。使用砖架铺底，防止底部受潮；尤其检修施工现场存放；2、耐火浇注料的品种：窑口专用浇注料、喷煤管专用浇注料、PA-80刚玉质浇注料、高铝低水泥浇注料、高强耐碱浇注料,一、施工前的准备,1、安全照明装备是否齐全；2、指定部位的旧浇注料、硅酸钙板等清除干净，不能有残留，要露出设备壳体。本次浇注料施工部位的锚固件全部清除干净，不能有存留。检查施工部位外形；3、检查工器具准备情况；（搅拌机、振动器、振动棒、胶桶、水管、铁铲、人员、浇注料等）4、检查周围耐火砖衬及隔热层的预防浇注料防水措施；5、检查浇注料的包装和出厂日期，是否过期；6、检查施工用水，水质必须达到饮用水质量，冬季施工用温水（4060），保证拌合料温度10以上；7、浇注期间确保不停电，保证连续施工。8、正常施工环境温度在；,二、锚固件的焊接检查,锚固件的材质：0Cr25Ni20，1Cr18Ni9Ti；锚固件的结构形式：V型、Y型、U型等；按锚固件焊接图的尺寸焊接所规定的锚固件，使用规定的焊条，间距误差控制5mm，否则返工。锚固件根部焊肉要饱满（敲掉焊药皮后），要焊四面。每一个锚固件用小锤敲（用脚踹也可以），不能掉或者从锚固件焊接根部弯，否则返工。锚固件焊好后做热膨胀处理，刷沥青漆或缠胶布。焊模板支撑杆。保证规定的浇注料厚度。,焊接质量检查,优良,焊缝过热,未熔：检查焊枪,检查电流,至少对1/20的锚固件进行锤击(0.5)试验以检查其焊缝。另外，对第一根和第500根锚固件进行冲击弯曲试验。若有怀疑性的缺陷，应增加检查数量。,60,三、粘硅酸钙板,用粘接剂将硅酸钙板紧紧粘附在设备壳体上，不能有脱离设备壳体现象，否则返工。可以用铁丝搭网固定硅酸钙板。在绕铆固件时，不能留超过50mm50mm的空隙没有粘接硅酸钙板，否则补粘。硅酸钙板靠耐火材料一侧刷防水剂。不能留空隙，否则重刷粘结粉：粘结液=1：3（重量比）,四、浇注料膨胀缝,膨胀缝的预留方案对于大型的新建项目或大修项目，应一米为一个施工段，使用“Z”型挡板，养护脱模后使用陶瓷纤维棉留设一道“Z”型膨胀缝，然后再浇注相邻的施工端；对于对时间要求比较紧的小修和抢修可以使用三合板每一米或2平米留设一道膨胀缝，在一次施工面积比较大的部位，膨胀缝要保持错缝，在浇注的过程中，应注意三合板不能倾斜,五、模板制作与安装,大面积立面浇注的模具要求（1）模具可用钢模或木模，每次支模高度以3050cm为宜，最大为100cm；（2）模具与器壁的距离应等于设计衬里厚度，其允许误差为5mm；（3）每层模具不宜一次注滿，预留5cm10cm，待上层模具安装后再浇注；（4）若施工较大面积的耐火内衬,不能一次进行耐火材料的浇注,应将其分成多个较小的工作区域。最大的面积不宜大于1。（5）模板结合处必须尽量紧密贴合，以防止溢浆；,模板支设事例图,六、浇注料加水,先把整袋的耐火浇注料骨料倒入搅拌机中，然后把粉料小袋均匀的撒开，开机干混约1分钟的时间，然后开始加入纯洁的饮用水，加水量分两次加入，先加入总加水量的80%，搅拌2分钟后，视现场浇注料的搅拌效果再加入其余的水量。不同产品的加水量不同。浇注料在搅拌时应根据现场气候条件严格控制加水量，并且搅拌时间要充分（不低于3分钟），搅拌效果以浇注料有一定的流动性但不流淌为佳，可参考下图。搅拌好的浇注料须在15分钟之内用完并振捣成型，拌好的料在30分钟内未用完，凝结后的料块应扔掉。,注意此时加水速度要慢，浇注料在此时有一个加水量的折点，浇注料流动性变化速度很快。浇注料从搅拌机倒出后不能成堆带尖，但也绝不能一流一地。要尽量少加水，才能保证浇注料强度。浇注料加水过多，必须放弃使用。加水后长时间未用，浇注料初凝的，不得重新加水，必须放弃使用。浪费的材料由施工方赔偿,我工段不同总类浇注料用水（胶水）量,加水量对耐压强度的影响,加水量对抗折强度的影响,七、浇注料振捣,浇注料振捣是保证浇注料质量的关键之二。新鲜浇注料倒入后，要马上振捣，最高不得超过300mm，振捣过程中要多点振捣。振动棒应快插慢拔，棒头要快速插到底，振捣至浇注料表面出浆为止（约4050秒）。浇注料必须振捣密实，不得出现蜂窝麻面。在拆模板时，若出现蚂蜂窝等孔洞现象，必须由施工方拆除重打，浪费的材料由施工方赔偿。,八、浇注料的养护及脱模,浇注料施工结束后，正常施工条件下，带模养护时间应不低于24h，脱模后自然养护时间不低于24h；冬季施工环境温度低于5时，应采取适当的保温措施，保持养护环境温度在5以上，同时脱模时间应保证在48h以上。,排气孔的预留,对于水泥窑的中修、抢修以及养护时间不足时，可在上方的模板上预留直径为6mm的圆孔，浇注一段后扎入一次性的竹筷子来预留排气孔，孔距以100mm为佳。,下面以窑口浇注料的施工规范为例分步骤进行讲解,一、施工前的准备：,1检查待浇注设备的外形及清洁情况；2检查施工机具的完好情况，振捣工具等必须有完好备用件；必须使用强力搅拌机；3检查锚固件型式、尺寸、布置及焊接质量，金属锚固件必须做好膨胀补偿处理；4检查周围耐火砖衬及隔热层的预防浇注料失水措施；5检查浇注料的包装和出厂日期，并进行预实验检查是否失效；过期失效的材料不得使用6检查施工用水，其水质必须达到饮用水的质量；7浇注料施工中要确保不停电，不中断施工；8浇注料施工前，应检查挡砖圈是否和筒体焊接牢固，同时检查护口铁是否有松动的现象。,二、锚固件的制作、布置与焊接,1锚固件的制作窑口部位锚固钉使用的材质为0Cr25Ni20，锚固件形式为“V”或“Y”型，其他制作结构见图。,2.锚固件的布置锚固件的布置与锚固件的结构、尺寸密切相关，并随浇注料施工厚度的差别而异，具体的布置图见下图，图中锚固件的间距A的范围在150mm-200mm，可视窑型情况而定。,所用焊条的材质必须与锚固件材质相一致。锚固件底座必须和筒体焊接牢固，焊缝饱满，把V型锚固件穿过圆孔后和底座点焊到一起（以浇注料振捣时不倾倒而高温时V型锚固件可移动为最佳）。施工以前，需对锚固件表面涂刷2mm厚的沥青漆或缠绕胶带，同时，与耐火砖接触部位的耐火砖表面也需涂沥青漆作为防水层。,3.锚固件的焊接,四、模板的制作与安装,前窑口施工一般采用木模板（厚度大于5mm）或钢制模板（厚度大于3mm）。制作必须便于前窑口边安装边浇注的快装条件；浇注面的木模板必须光滑，安装钢模前必须涂油以便于拆除。每次安装模板的高度不要超过0.7米高，每次模板安装的时间不得超过10分钟，以保证浇注料的连续施工。对于水泥窑的中修、抢修以及养护时间不足时，可在上方的模板上预留直径为6mm的圆孔，浇注一段后扎入一次性的竹筷子来预留排气孔，孔距以100mm为佳。,五、浇注料的搅拌,先把整袋的耐火浇注料骨料倒入搅拌机中，然后把粉料小袋均匀的撒开，开机干混约1分钟的时间，然后开始加入纯洁的饮用水，加水量分两次加入，先加入总加水量的80%，搅拌2分钟后，视现场浇注料的搅拌效果再加入其余的水量。不同产品的加水量不同。浇注料在搅拌时应根据现场气候条件严格控制加水量，并且搅拌时间要充分（不低于3分钟），搅拌效果以浇注料有一定的流动性但不流淌为佳，可参考下图。搅拌好的浇注料须在15分钟之内用完并振捣成型，拌好的料在30分钟内未用完，凝结后的料块应扔掉。,六、浇注料的振捣,应尽量使用大号振动棒进行振捣（直径70mm），模板内装料一次不得超过300mm，振动过程中应采用多点振捣，振动棒应快插慢拔，以表面翻浆为佳（约40秒），浇注料必须振捣密实，不得出现蜂窝麻面。,七、膨胀缝的预留,膨胀缝的预留采用3mm厚的木质三合板，建议每500-600mm留一道膨胀缝（2500t/d以下的水泥窑建议1m预留一道膨胀缝），最好预留在两个护铁的交界处，预留的膨胀缝深度为衬里厚度减100mm。,八、浇注料的养护与脱模,正常施工条件下，带模养护时间应不低于24h，脱模后自然养护时间不低于24h；冬季施工环境温度低于5时，应采取适当的保温措施，保持养护环境温度在5以上，同时脱模时间应保证在48h以上。,浇注料施工的注意事项,下面介绍几个重点部位,预热器、分解炉施工注意事项,预热器、分解炉顶施工时，一般把锚固件焊接在顶部钢板的下表面，锚固件的焊接、布置及热膨胀处理遵循通用施工规范；锥体部分要分段施工，斜壁表面斜度要准确，衬里表面要平滑，以保证生产运行中下料畅通，不滞料；在预热器、分解炉部位施工过程中，浇注料与耐火砖砖面接触的地方应留设膨胀缝，填充耐火纤维棉；硅钙板和耐火浇注料接触的一面应均匀的涂刷一层防水剂，风干后方可进行硅钙板的粘贴工序，粘贴时应在硅钙板另一面上均匀涂抹一层耐火泥，使其和金属表面粘结紧密；预热器旋风筒顶部施工时，一般在顶部钢板预留开孔（一平方米预留两个开孔），下部支模。由上部加料并振捣密实。施工时应注意以下几点：,振动棒应从开孔处沿不同方向快插慢拔进行振捣，振动间距不宜过大，应振捣均匀、密实，应尽量避免振动棒接触硅酸钙板；用木质三合板预留膨胀缝，三合板应用模板夹紧、固定，预留膨胀缝的深度为浇注料的施工厚度减50mm，两道膨胀缝的间距建议为1.5m2m。顶部施工时，施工加水量可适当增加1%，并适当延长浇注料的搅拌时间，使其具有较好的流动施工性能，同时，加料速不能太快，避免振捣不均而出现孔洞；在施工预热器的下料直管部位时应采用支模浇注，弯管部位可以采用手工涂抹施工，此时，应适当减少浇注料的施工加水量并搅拌均匀，可采用把弯管分成四半进行施工，施工时采用振捣棒振捣密实。预热器拱顶及分解炉上部弯管施工时，一次支模高度不应超过0.6m，顶部开孔施工时，开孔应足够大，并且振捣均匀、密实。旋风筒的旋风部位要严格按设计尺寸砌筑，用加工砖或浇注料找齐填平，避免出现台阶或缺口，保证气流运行畅通。,窑门罩施工注意事项,窑门罩侧墙、斜墙施工时，由于施工面积较大，应预留纵横交错的膨胀缝，膨胀缝的预留深度为浇注料的施工厚度减50mm，膨胀缝的预留可按照下图执行；,为防止窑头罩部位在点火升温过程中由于升温过快，浇注料的自由水不能完全排出，自由水瞬间蒸发成水蒸气，气压失去平衡，导致浇注料出现层状剥落甚至整体爆裂现象，可用一次性竹筷预留排气孔。,窑门罩顶部施工与分解炉顶部施工要求相同。顶部浇注孔封闭以后，要保留几个通气孔并保证防水功能。,篦冷机施工注意事项,冷却机部位分层浇注比较多，所以在施工完一层后应按设计要求预留相应膨胀缝，保证层与层之间的膨胀。施工时应注意施工一层时应将一层全部施工完毕再进行别的工作，保证浇注料一次性浇注完毕。参考下图：,由于篦冷机、窑门罩部位在烘窑期间升温较快可采取以下措施：,优先安排该部位的施工；整个施工结束后，先用木材烘烤12h以上后再利用燃烧器喷油、煤烘烤；适当延长烘窑时间。,三次风管施工注意事项,由于高速含尘气流对该部位的磨损比较严重，建议使用高耐磨浇注料；严格控制施工加水量，一次支模高度不应超过0.6m，振捣密实；在三次风管膨胀节、风阀等施工难度相对较大的部位严禁采取“手工料”（涂抹）的方式进行施工；需顶部开孔时，开孔应足够大。,冬季、雨季与暑季浇注料施工注意事项,1.冬季施工环境温度低于5，必须采取冬季施工措施。做好对工作环境的封闭、挡风、加热和保暖工作，保持砌筑后衬里的温度在+5以上。冬天施工浇注料时，干料应先存放在取暖间内，并用热水拌料，拌和料温度保持在10以上。不宜另加化学促凝剂或防冻剂。冬天在窑内施工时，应先将隔热层砌好，以提高耐火层的防冻能力。施工后，砌体应用塑料布覆盖，再用干草盖严。对新砌的窑，其保温时间不得少于10天。严禁已砌好的砌体暴露在寒冷的大气之中。,2.雨季施工雨天施工时应转入室内作业。所有材料、运输工具、工作场地和砌体都要防雨。未竣工完的设备衬里要盖顶，塞洞和堵漏。已完工的设备衬里上部空口要封闭。已完工的地面预制件要垫高加盖，严禁浸泡在水中。,3.暑季施工当环境气温30时，可视为暑季施工。暑季施工时，水温、料温均应控制在30以下。烈日曝晒下的物料使用前应先冷却降温。暑季施工浇注料时应尽量安排在早晨或傍晚进行。浇注后应及时用帘覆盖，应勤洒水降温。,下面介绍耐火砖的砌筑,耐火砖的砌筑,砌筑前期的准备工作1.1耐火砖和火泥的开箱验收验收的主要内容：包装、标示、耐火砖的尺寸偏差、是否受潮、火泥是否结块硬化、耐火砖是否有破损等1.2耐火砖区域窑筒体状态的验收1.2.1检查窑筒体焊缝高度和椭圆度：焊缝高度要求小于2mm回转窑筒体允许的最大椭圆率：WD/10W窑筒体椭圆率，%D窑筒体内径，m1.2.2及时清除窑筒体内侧的氧化物和结皮：抛光机对毛糙部位进行打磨抛光处理1.2.3挡砖圈的检查：与砖接触的受力面必须平滑平整，无严重烧损、氧化腐蚀的情况。同时挡砖圈弧长方向每2m要预留20mm膨胀缝1.2.4窑口护铁必须安装牢固、无松动，护铁之间的间隙必须控制在10mm以内,常见的砌筑方法,1砌砖机砌筑法：目前国内普遍应用于2500t/d以上水泥回转窑内耐火砖的砌筑方法，该方法具有省时、省力、安全系数高、砌筑时无需转窑等特点。2螺旋顶杠法：当回转窑少量换砖或者窑直径小于4m时使用此方法，该方法具有设置快，设备投资低，维护量小的特点。3槽钢螺栓砌筑法：这种方法在国内比较少见，具有简单、可靠、几十米可以同时作业的优点，但对窑筒体的平整度、耐火砖规格和砌筑技术要求比较高。,砌筑速度：对于直径4m的回转窑：每班4m（每天砌筑长度8m）以上数据为最少进度：如果计划完善，人力充足，人员熟练，每天可以达到16-20m的进度，而且砌筑质量良好。,砌筑内容,在窑筒体上画出轴向（基准）线和环向（参考）线使用水平尺和铅坠或使用激光角度计画出轴向基准线和环向参考线耐火砖铺底，采用花砌（轴向错缝砌）的方法，可保证各环耐火砖相互运动时不会损坏砖角。耐火砖铺地注意事项：1耐火砖大头必须紧贴窑筒体，耐火砖各面相互贴紧；2开始砌筑时耐火砖配比尽可能符合理论配比；3只可用木锤或橡皮锤敲打砖面；4注意不时地检查砖环与环向基准线是否平行；5砌筑方向始终是由下向上，有窑前向窑尾；6铺底完成后保证砖缝与窑轴线对齐、砖环与窑筒体同心，不能有爬坡现象。,锁缝砖砖环的封闭,使用千斤顶顶紧砖环，注意压力不能超过35-40N/m2（约1/2耐火砖冷压强度),锁缝砖,要点：使用标准砖和锁缝砖搭配，以得到4-6mm的平行垂直砖缝；要点：不能切割锁缝砖；要点：不要出现或型砖缝（即使插入钢板，砖环依然会松动且会出现应力集中要点最后一块耐火砖插入尺寸恰当，没有敞开砖缝，可用铁锤垫木方打入，铁锤不可以直接敲打砖面。,锁缝砖和锁缝钢板的布置,锁缝砖和锁缝钢板必须交错布置锁缝钢板不能和锁缝砖挨着每环钢板总数不要超过2-3块；建议使用2mm厚的钢板，使用气动锤打钢板没有气动锤，也可以使用3mm钢板，加工出刃口的钢板有助于钢板的打入；砖缝中只允许打入一块钢板耐火砖两面不允许同时插入钢板,切砖,一般使用切砖机处理合适的尺寸，注意不能使用水来切割镁质砖，在升温过程中湿的镁质砖会水化损坏。最后的加工砖长度不小于原砖长度的60%。,窑筒体变形遇到此类情况，砌砖前要用火泥或者浇注料找平变形，实在没有办法，只能切割耐火砖来适应窑筒体。不建议用火泥或浇注料填充型砖缝，砖缝中薄的火泥或浇注料的耐压强度要远远小于砖的耐压强度。,特殊情况下的砌筑,轴向歪斜