一、窯皮的作用

窯皮是黏附于窯內(nèi)高溫帶耐火材料表面的水泥熟料，對保護(hù)窯襯，延長耐火材料壽命起非常重要的作用。

大型新型干法水泥窯的火焰溫度高達(dá)1700℃以上。如無窯皮保護(hù)，耐火材料表面就會(huì)在很高的溫度下工作。耐火材料很快就會(huì)因高溫和侵蝕的作用而損毀。窯皮的熱導(dǎo)率為1.16w/(m·K)，堿性磚的熱導(dǎo)率為2.70w/(m·K)。如有150mm厚的窯皮存在，堿性磚的熱面溫度從1500℃降至600～700℃，熱端膨脹從105％降至006％～007％。工作負(fù)荷大為緩和。從而，耐火材料的侵蝕得以減慢，窯襯壽命得以保持。

二、窯皮的形成過程

水泥回轉(zhuǎn)窯中，火焰不斷對窯襯和窯料表面加熱。隨窯體的運(yùn)轉(zhuǎn)，窯料在不斷地翻滾。當(dāng)窯料埋住襯料時(shí)，襯料就將吸收的熱量傳給窯料，窯料的溫度增高，襯料的溫度降低，部分窯料黏附在窯襯上。當(dāng)窯料被提升到高位置后，窯料在重力的作用下下落，窯料和窯襯分離，撕下部分黏附在窯襯上的窯料。這一過程如圖14-3所示。

黏附在窯襯上的窯料

隨時(shí)間的延續(xù)，耐火材料表面開始“發(fā)汗”，即出現(xiàn)液相。這時(shí)，窯料埋住窯襯，窯襯把熱量傳給窯料后溫度降低，就能黏附一部分窯料，并把其中一些細(xì)粒窯料“凍結(jié)”在窯襯上。如果“凍結(jié)”的窯料多，“撕裂”掉落的窯料少，窯皮就會(huì)緩慢增厚。隨厚度的增長，窯皮表面的溫度增高，達(dá)到“凍結(jié)”  “撕裂”平衡后，窯皮就不再增長。

如果窯內(nèi)溫度或窯料成分急劇變化，或因“凍結(jié)”-“撕裂”平衡破壞，或因窯體膨脹/收縮產(chǎn)生很大應(yīng)力．或因窯料中β-C2S轉(zhuǎn)化成γ-C2S使窯皮粉化，窯皮就會(huì)大面積脫落。不過，只要燒成條件保持穩(wěn)定，窯皮又會(huì)慢慢形成，對耐火材料又會(huì)起到保護(hù)作用。如燒成條件變化過快，窯皮頻繁脫落，耐火材料的壽命就會(huì)受到很大影響。

三、窯皮的形成條件

通過上述分析可知，掛上窯皮的基本條件是：

①窯料有液相；

②窯料有細(xì)粒；

③耐火材料表面發(fā)汗；

④耐火材料窯皮反應(yīng)層不被燒流；

⑤隨后粘上的窯皮也不被燒流。

當(dāng)半熔融態(tài)的窯料和窯皮接觸時(shí)，其中的一部分細(xì)粒部分粘連在窯皮上，形成窯皮。隨后，一方面熟料熔體滲入磚內(nèi)，并與磚內(nèi)的組分反應(yīng)；另一方面，黏附繼續(xù)進(jìn)行，早先黏附的窯皮被“凍結(jié)”在磚面上。由此，窯皮就一層接一層掛上去，直到達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。

如果溫度低，窯料液相少，就掛不上窯皮；反之，液相太多，窯皮又容易被燒流。從耐火材料來講，窯襯表面不“發(fā)汗”，耐火磚表面就難以粘上窯料。但是，窯襯“發(fā)汗”過多，耐火材料又會(huì)受到嚴(yán)重侵蝕，窯襯的壽命也會(huì)降低。從水泥熟料來講，細(xì)粒子的黏附傾向大，粗粒子的剝蝕能力強(qiáng)。窯料中需要有一定比例的粗細(xì)顆粒以保證被黏附上窯料的速度和被撕裂下來窯皮的速度平衡。總之，窯皮是高溫條件下水泥熟料和耐火材料互相作用的產(chǎn)物。掛好窯皮需要協(xié)調(diào)水泥生產(chǎn)條件和耐火材料。如果水泥生產(chǎn)條件和耐火材料特性能互相適應(yīng)，就能掛好窯皮。

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