高溫窯爐為什么會(huì)用錨固磚？

高溫窯爐爐頂及爐墻會(huì)采用金屬吊掛件和耐火錨固磚間的應(yīng)力來(lái)支撐的爐頂結(jié)構(gòu)，高鋁錨固磚起到錨固鏈接作用。

高鋁錨固磚

錨固磚的砌筑要點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

1）砌磚時(shí)，應(yīng)從兩側(cè)仔細(xì)涂抹泥漿，防止氣體從爐頂泄漏；2）應(yīng)進(jìn)行頂部砌筑，以確保砌縫尺寸，并正確確定懸掛金屬件；3）懸掛磚的懸掛部分不得損壞（充分發(fā)揮懸掛金屬件的作用）；4）一般采用空氣硬化泥漿（防止泥漿脫落造成爐內(nèi)氣體泄漏）；5）爐體與懸掛磚之間應(yīng)適當(dāng)留有膨脹縫。

用錨固磚介紹加熱爐。

在加熱爐側(cè)墻錨磚的布置中，我們借鑒了以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中的問(wèn)題，將傳統(tǒng)的矩形布置方法（見(jiàn)圖1）改為梅花形布置方法。

錨固力在結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)比矩形布置產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)更均勻。這是因?yàn)閳D中A.B的中點(diǎn)是結(jié)構(gòu)表面上四個(gè)錨磚的中點(diǎn)。如果你想要σA=σB，你需要RA=RB。此時(shí)，矩形布置的錨磚中心距為√2RA，梅花布置的錨磚中心距為2RB，2RB>√2RA，這表明當(dāng)A.B獲得相同的正應(yīng)力時(shí)，梅花布置的錨轉(zhuǎn)間距大于矩形布置。相反，當(dāng)兩種形式的布置間距相等時(shí)，梅花布置可以使錨磚的應(yīng)力更加均勻，有利于錨磚的長(zhǎng)期穩(wěn)定，側(cè)墻不易倒塌。

高鋁錨固磚是指安裝在工業(yè)窯外殼或支撐爐襯的鋼結(jié)構(gòu)上，埋在耐火材料襯里中起錨固和連接作用的高鋁耐火磚。

高鋁錨固磚按其理化指標(biāo)分為三個(gè)品牌:LM-55.LM-65和JVI-75；其中L.M分別是鋁和錨的漢語(yǔ)拼音首字母，其次是三氧化二鋁的質(zhì)量百分比。

目前，高溫加熱爐的爐頂大多掛平頂或拱頂。為了減少爐頂?shù)纳�熱，大多采用輕重組合的耐火材料結(jié)構(gòu)。即下部接觸火焰的工作襯里采用重質(zhì)低水泥耐火澆注料，再覆蓋一層輕質(zhì)保溫磚或纖維棉結(jié)構(gòu)。

加熱爐結(jié)構(gòu)分析平頂輕重組合結(jié)構(gòu)存在錨固磚從界面斷裂，導(dǎo)致重材料整體坍塌的事故隱患。

主要原因是：1.1吊頂錨固磚受拉應(yīng)力引起的一般復(fù)合吊頂設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為下層250~300mm的重質(zhì)低水泥澆注料。重量約2.5g/cm，上部覆蓋100~150mm的輕質(zhì)澆注料（保溫磚和纖維），重量小于1.0~1.5g/cm，錨固磚截面積一般為115mmX115mm，分布密度一般為中心距離300~350mm。錨固磚端面上的拉應(yīng)力從下到上增加。此外，重質(zhì)層錨固磚的拉應(yīng)力增長(zhǎng)最快，界面達(dá)到最大（約0.05mpa），然后輕質(zhì)層增加較少。重質(zhì)層約占爐頂重量的77%。

1.2吊爐頂界面錨固磚的剪應(yīng)力除了重力引起的拉應(yīng)力外，界面錨固磚還承受較大的剪應(yīng)力。由于上層輕質(zhì)保溫澆注料與下層重質(zhì)材料的差異較大，加熱后的物理膨脹量也有很大差異。使用中層時(shí)會(huì)滑動(dòng)，從而剪切錨固磚。剪切力的大小與保溫材料的強(qiáng)度和重質(zhì)材料的膨脹系數(shù)有關(guān)。顯然，保溫材料的強(qiáng)度越高，錨固磚隨重質(zhì)材料的滑移越有限，剪切應(yīng)力越大。同樣，重質(zhì)材料的膨脹系數(shù)越大，層間滑移越大。產(chǎn)生的剪切力越大。這種剪切應(yīng)力是循環(huán)的，因?yàn)橥�爐維護(hù)和溫度波動(dòng)在生產(chǎn)中是客觀存在的。

1.3掛爐頂?shù)臏囟确植继匦砸誀t頂上表面溫度為150℃計(jì)算，界面溫度約為1100℃，即重質(zhì)層溫度降低約30%。也就是說(shuō)，爐頂主要由上層輕質(zhì)材料保溫，兩層之間的界面溫度很高。

1.4錨固磚及其在不同溫度下的強(qiáng)度特性導(dǎo)致燒結(jié)耐火產(chǎn)品的強(qiáng)度主要來(lái)自耐火材料中顆粒之間的陶瓷組合。這種陶瓷組合越高，強(qiáng)度就越高。高鋁耐火產(chǎn)品的陶瓷組合主要是液相燒結(jié)的結(jié)果，即在高溫下在耐火材料中形成液相，促進(jìn)顆粒之間的粘結(jié)和物質(zhì)遷移。形成的液相量越多，燒結(jié)強(qiáng)度越好，冷態(tài)強(qiáng)度越高。但冷強(qiáng)度和熱強(qiáng)度往往是矛盾的。雖然高溫液相量促進(jìn)燒結(jié)，低溫強(qiáng)度高，但當(dāng)高溫使用時(shí)，大量液相會(huì)再次出現(xiàn)，高溫強(qiáng)度會(huì)下降。高溫液相量越多，高溫強(qiáng)度越低。

錨固磚的生產(chǎn)主要考慮兩個(gè)方面：一是耐火性，二是抗拉強(qiáng)度。耐火性一般不會(huì)成為問(wèn)題，最重要的是抗拉強(qiáng)度。目前，我們最關(guān)注的是磚的冷抗拉強(qiáng)度，因?yàn)檎麄�(gè)爐頂重量懸掛在錨固磚上部的絞結(jié)處，溫度不高，所以只要磚的室溫抗拉強(qiáng)度足夠，這里就不會(huì)斷裂。如果室溫抗拉強(qiáng)度不足，就會(huì)出現(xiàn)所謂的脫落問(wèn)題。

事實(shí)上，坍塌事故時(shí)有發(fā)生。因此，無(wú)論是窯爐設(shè)計(jì)還是錨固磚制造，人們都更注重錨固磚的冷抗拉強(qiáng)度，生產(chǎn)中往往采用易于燒結(jié)的原材料制磚。吊頂溫度分布特點(diǎn)分析表明，界面溫度可達(dá)1100℃。這里溫度下的錨固磚很可能產(chǎn)生更多的高溫液相，導(dǎo)致磚的抗拉強(qiáng)度下降。然而，界面上的錨固磚承受著爐頂?shù)拇蟛糠种亓浚�拉伸�?yīng)力和抗折強(qiáng)度之間的矛盾在這里最大化。同時(shí)，界面上的錨固磚也承受著巨大的循環(huán)剪切應(yīng)力，增加了錨固磚界面斷裂的可能性。由于界面以上的錨固磚溫度較低，磚內(nèi)基本沒(méi)有液相，陶瓷結(jié)合穩(wěn)定。

只要磚的室溫強(qiáng)度足夠，就不會(huì)造成斷裂。正因?yàn)槿绱�，爐頂錨固磚要么從頂部斷裂，要么從復(fù)合界面斷裂。拱頂結(jié)構(gòu)采用拱頂砌體，需要較重的鋼架來(lái)支撐拱頂?shù)闹亓亢退�平推力，使拱頂本身不易脫落損壞，使用壽命比平頂長(zhǎng)。

加熱爐錨固磚的選擇應(yīng)按YB/T4439-2014指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)收和測(cè)試，但如果按標(biāo)準(zhǔn)購(gòu)買(mǎi)錨固磚，其價(jià)格將遠(yuǎn)高于非標(biāo)價(jià)格。目前，大多數(shù)加熱爐制造商使用的錨固磚屬于LZ-55或其他材料。