硅砖厂家揭秘硅砖炭化室砌体裂缝产生与扩大的原因

　　硅砖厂家洛阳迈乐为大家揭秘，硅砖炭化室砌体裂缝产生与扩大的原因，一同来看看吧!

　　①温度应力

　　大型焦炉的炭化室均由硅砖砌筑，而硅砖较大的缺点是不耐急冷急热。当砌体在烘炉或冷炉时，升、降温过快，或在生产过程中，当进行装煤、摘门、推焦、烧空炉、氨水浸湿吋，结焦时间大幅度变动，装入煤的水分变动大，以及进入炉内进行火道翻修时，砌体的温度产生剧烈的变化。特别是当温度在117℃、163℃、180-270℃及573℃附近反复剧烈波动时，硅砖中二氧化硅因产生晶型转化将伴随体积的急剧膨胀或收缩。另外，由于砌体的表面与内部、上部与下部、端火道与内部火道的温度不一致，故各点的膨胀或收缩也不相同，从而使砌体内部产生应力而破裂。这些裂纹在摘门、推焦等冲击性载荷的影响下，或在护炉铁件失去作用以及温度应力继续反复地作用，将会进一步发展与扩大。

　　②砌体结构

　　火道隔墙的两种结构形成了两种不同类型的裂缝。这主要是由于丁字砖和墙皮砖长度差不多(为300-330mm)，它们的上、下压缝较长(150-165mm)，并使立缝不集中，砌体因装煤、推焦而受冷却收缩时，其水平方向收缩力克服不了上、下层砖之间的摩擦阻力，故不能从每个立砖缝处拉开。这个水平方向的收缩力加上同时产生的垂直方向收缩而形成的剪切力只能在炉墙的薄弱处(墙皮砖的中部)产生纵向拉断(少数在丁字砖拉断)，形成几十条从顶至底的通缝。当缝隙里的石墨被烧掉时，墙面容易变形。由于丁字砖比较厚实，不容易产生横向断缝，故其墙皮砖与火道隔墙很少有脱离的。

　　酒瓶砖的头部由于尺寸较小(仅90mm宽)，与墙皮砖的上、下压缝较短(小于45mm)，并形成立缝集中的情况。当砌体冷缩时，其间摩擦阻力较小，水平收缩力能够克服縻擦阻力，故墙皮砖不会被拉断。而是从全部立灰缝处拉开。同时，正因为酒瓶砖头部较小，强度较低，故容易从颈根处断裂而使墙皮砖与隔墙砖(酒瓶砖)主体脱离，导致墙面变形，妨碍推焦操作。

　　与丁字砖相比，宝塔砖与墙皮砖互相压缝较短，故当炉墙冷缩时，不致把墙皮砖拉断而使炭化室墙面形成从顶至底的通长直缝;与酒瓶砖相比，宝塔砖长度短，并且其端部又较大，故不易断裂而使炉墙大面积变形。中国焦炉的燃烧室隔墙砖曾经都采用丁字砖，20世纪80年代以后，硅砖厂家则都采用宝塔砖。

　　由于炉头散热比内部多，故端火道应比内部火道多供应一些热量。我国现有焦炉向端火道增加供热量的手段主要有两种：一种是增大炉头与内部箅子砖的截面比;另一种是增大端部斜道与内部斜道口的截面比。由于前者受外界的影响较大(如封墙、单墙窜漏、格子砖堵塞等)，故后者对端火道供热的作用比前者大。各种焦炉端部与内部斜道断面比多在1.32-1.77之间，较大的也不超过2。长期实践表明，各新建焦炉投产初期，其端火道温度在设计结焦时间生产时一般都不应低于1200℃。随着结焦时间的延长及炉体损坏加剧(如端部斜道、格子砖堵塞及单、主墙窜漏等)，端火道温度逐渐下降，有的甚至低于1100℃。在设计结焦时间下生产的焦炉用高炉煤气加热时，各炉端火道与标准火道的温差一般在50-90℃;用焦炉煤气加热时，因喷嘴可更换，其差值略小些。端火道与标准火道温差这样大，不仅导致炉头与炉内焦炭不能同时成熟，降低焦炭质量，而且端火道温度过低将加速炉头裂纹与破面的形成。当端火道温度为1175℃时，炉头墙面经常在二氧化硅晶型转化点573℃'附近波动，从而使炉头产生裂纹。多年实践证明，炉头裂纹一旦形成，炉体就会进一步恶化。因此，提高端火道温度，使其在一代炉龄里的任何结焦时间内，都能保持在1220℃(机侧)及1250℃(焦侧)以上，以推迟炉头墙面裂纹生成的时间，这对延长炉体寿命极为重要，也是设计与生产单位应面对的重要问题。一般焦炉炉头温度与其标准温度的差值应控制在不大于70-150℃，并且规定焦炉炉头温度较低不应低于1100℃。

　　为解决这个问题，国外开始将蓄热室端部与内部隔开，即采用分隔蓄热室，从而实现了对端火道单独供热，此方法虽有利于提高炉头温度，但不利于蓄热室内部的检修，国内6m、7m焦炉和德国伍德7.63m焦炉都采用了分隔蓄热室。我国少数焦炉在端火道实行从外部补充加热来提高端火道温度，这是很好的措施，如攀钢2座6m焦炉炉头平均温度提高了70-80℃，平均达到1130℃以上。

　　③护炉铁件的结构

　　护炉铁件的材质、形状与连接方式等与焦炉端火道的损坏有很大关系。所有大保护板加炉头错缝砌筑比小保护板加炉头错缝结构的端火道通缝宽度要大得多，这主要是大保护板的形状类似Π形的罩子，把炉头紧紧包住。摘门时，启门机作用在炉框上的拉力通过保护板传给炉头并在推焦、装煤过程中对保护板和炉头砖产生的热应力变化，使炉头产生裂缝或使裂缝的长度与宽度继续扩大。此外，硅砖厂家生产多年的焦炉砌体与护炉铁件均以中部炭化室为中心分别向两侧抵抗墙方向呈扇形倾斜。由于两者的倾斜度不一致，故炉头砌体在这个方向产生内应力，不仅导致炉头与内部砌体产生相对变形，而且也扩大了炉头裂缝。

　　为了克服大保护板加炉头错缝结构拉断端部火道的缺点，我国自20世纪80年代开始设计的焦炉都采用大保护板加炉头直缝结构。该结构是把原有的炉头用直缝分为一个外炉头(实心砌体)和一个内炉头(与端火道相连)。摘门时，启门机作用在炉框上的拉力仅作用在外炉头上，只能扩大直缝的宽度而不会拉断端火道。

　　小保护板是矩形钢板。它与炉门框不是用螺栓连接，而是利用炉柱两侧上、下各处所固定的顶丝，通过压紧炉门框而压紧保护板(图7)。摘门时，炉门框受向外的拉力而外移。由于炉门框与保护板没固定为一个整体，故在炉门框产生外移的同时，并不存在通过保护板而作用在炉头砌体上的拉力，所以其炉头通缝比大保护板的炉头通缝在发展速率上要慢得多。

　　中保护板与小保护板外形相似，但比小保护板厚，材质有钢板与铸铁两种，均比小保护板坚固些。它和炉门框的连接方式与大保护板的连接方式相同，只是不包炉头，故不会出现拉断炉头火道的现象，所以硅砖厂家的大型焦炉都采用中保护板结构。

　　④生产操作所产生的机械应力

　　炭化室墙面的裂缝形成之后，生产操作如摘门、推焦等所产生的机械应力，对裂缝的扩大起着促成作用。

　　一般来说，推焦困难是扩大裂缝损坏炉墙的重要原因，而引起推焦困难的原因很多，如装煤不均匀，装煤堵装煤孔;配煤质量不好，例如瘦煤太多或原料煤储存太久，

　　以致配合煤的收缩性太小;推生焦或过火焦炭;使用变形的推焦杆;墙面石墨过厚或有反错台、凹进、凸出等情况。为了减少炉墙所受的机械应力，硅砖厂家必须尽可能消除引起推焦困难的一切因素。

　　⑤砖块的尺寸与质量

　　焦炉用砖块度越大，制作越困难，成品率低而价格髙，并且不便搬运与砌筑。但是，砖的块度越大，抗裂性越好。前苏联曾在同一座试验焦炉的端火道分别用厚146mm和96mm的桂砖进行砌筑，投产后发现，用厚砖砌筑的端火道，在开工后36-42个月开始产生裂纹，7年形成缝隙;而用薄砖砌筑的端火道在开工后12个月产生裂纹，4年后形成缝隙。厚砖与薄砖产生裂纹的时间相差3-4倍。根据对我国部分焦炉拆除后的观察表明：所有大块度砖的完整性均比小块度砖好。例如，鞍钢原17、18号老奥托式焦炉火道，不仅每层砖的厚度(146mm)比58型等焦炉的(96mm)大，而且隔墙砖(酒瓶砖)及火道盖顶以上的各层砖，其长、宽、高均比其他炉型焦炉相同部位的砖大得多.它使用30年后，仍然比较完整，而其他形式焦炉同样部位的砖断裂较多。

　　硅砖质量对炉体损坏的影响很大，例如，某硅砖厂家2号焦炉经大修投产后，仅用半年时间，在炭化室炉头墙面的焦线以上部位就出现裂纹、麻点与剥蚀，2年后，损坏情况继续发展。经化验发现，有部分砖号的石英含量过大，为40%-50%，而磷石英含量仅占30%-40%。这样的硅砖在温度反复急变的情况下，大量的石英会因晶型转化，其体积发生剧烈变化，从而导致砖块破裂与剥落。

　　⑥护炉铁件管理不善或失效

　　自烘炉开始，焦炉砌体在纵、横方向均由护炉铁件施加足够的保护性压力以防止松散。如果炉柱被烧后曲度増加，装煤口处有余煤，硅砖厂家需提前打开上升管盖和装煤孔盖，炉顶砌体窜漏而把拉条烧细或拉断，各线弹簧负荷调节不当，以及更换护炉铁件或修炉时对砌体缺乏保护等，就会使护炉铁件失效，使砌体产生裂缝。