烧结刚玉生产用竖窑的炉衬结构及结构-找耐火材料网

烧结刚玉生产用竖窑的炉衬结构及结构

发布日期： 2020-03-24 09:09:16 阅读量（360）作者：张红

烧结刚玉是以工业氧化铝粉为原料，经粉磨、成球、烘干后，在快速升降温条件下煅烧，晶粒长大并紧密结合、纯度很高的氧化铝板柱状结晶。它具有耐火度高、耐腐蚀性好、耐冲刷的特性，是理想的耐火原料和陶瓷及电器绝缘原料。

图1 烧结刚玉生产工艺流程图

图1为烧结刚玉生产工艺流程图，以工业氧化铝粉为原料，连续球磨至氧化铝粉粒度小于0.043mm，比表面积达到50～70m2·g-1;球磨后的细粉成球坯，为避免在运往干燥器的过程中破裂，对烧结刚玉球坯强度有一定的要求;对球坯进行干燥，除去约15(wt)%的水分;最后，干燥后的球坯在竖窑内经过1900～1950℃煅烧，获得晶体发育充分、烧结完全的烧结刚玉。

图2 竖窑工作原理图

竖窑工作原理如图2所示，由上到下可分为预热、煅烧和冷却三个段带。物料从顶部加入，依次经过预热、煅烧与冷却，然后从底部卸出;冷却空气从窑底鼓入，冷却煅烧好的物料后变成热空气，并向上流动，依次经过煅烧带进一步助燃、预热带对生坯进行预热，随烟气一起从顶部排出;中部设有烧嘴，燃料与空气通过燃烧器进入窑内进行燃烧，产生高温烟气对烧结刚玉生坯进行煅烧。因此，竖窑属于逆流热工设备，与回转窑相比，其具有结构简单、投资省、热效率高等优点，并广泛应用于耐火原料、冶金石灰和水泥熟料等原料的煅烧。

炉衬作为竖窑的重要组成部分，炉衬材料的性能、结构决定竖窑的寿命、安全性与稳定性，是影响竖窑生产的产量、质量与能耗的关键因素。

竖窑的炉衬主要由三部分组成，分别为：工作层、永久层和保温层，工作层直接接触窑内的恶劣环境，需要其具有耐高温、高强度和抗腐蚀等性能;永久层位于工作层与保温层之间，要求其就有一定的耐火度、强度和隔热的功能;保温层需要其具有很好的隔热保温性能，降低竖窑的热量损失。目前，烧结刚玉竖窑常用的工作层耐火材料主要为高品质刚玉质材料，永久层为氧化铝空心球，保温层为高铝纤维棉。

竖窑炉衬材料或结构的损毁因素主要包括：机械作用、热应力和化学作用等，其中机械作用包括：炉内物料或工件对炉衬的作用力、气体流动、机械设备的振动等;热应力主要是炉内温度的变化，导致炉衬材料发生膨胀或者收缩过程中产生热应力，当热应力大于材料的强度时，炉衬会出现裂纹。化学作用主要包括：炉内物料或气氛与炉衬材料发生化学反应和炉衬材料在高温下自身内部发生化学反应。

姚起杭等阐明了结构振动疲劳问题的概念和定义，并指出它的特点以及它与常规结构疲劳问题的区别，建议将疲劳问题分为结构静态疲劳和动态疲劳两类。

闫安志等通过模态分析结果，得到高层框架厂房结构在地震作用下，扭转振动将占据主要位置，需要对结构的扭转反应进行控制。对于大型高温竖窑，工作条件下受到气流的冲刷、设备的振动等，当产生共振时，竖窑炉衬产生开裂甚至崩塌，易造成重大安全事故与巨大损失。而对于振动引起的高温竖窑损毁分析并未见文献报道。