湛钢炼铁厂球团回转窑窑头锁口耐材损坏原因分析

湛钢炼铁厂球团回转窑窑头锁口耐材损坏原因分析

Summary：随着湛江钢铁两座高炉全面投产，炼铁厂球团回转窑都要满负荷生产，对球团回转窑设备的稳定运行提出了更高的要求。然而，随着产能提升，回转窑窑头锁口设备出现筒体变形、耐材脱落等现象，使用周期为1个月左右，频繁故障停机严重影响生产节奏。本文针对上述问题进行详细原因分析。Keys：回转窑、原因分析、检修周期、正压、寿命Abstract：WiththefullcommissioningoftwoblastfurnacesinZhanjiangIronandSteelCo.,Ltd.,thepelletrotarykilnintheironmakingplantmustbefullyloaded,whichputsforwardhigherrequirementsforthestableoperationofpelletrotarykilnequipment.However,withtheincreaseofproductioncapacity,thelockheadequipmentofrotarykilnappearscylinderdeformation,refractorysheddingandotherphenomena,theusecycleisaboutonemonth,frequentfailureshutdownseriouslyaffectstheproductionrhythm.Thispaperanalyzestheabovereasonsindetail.Keywords：Rotarykiln、Causeanalysis、Maintenancecycle、Positivepressure、Life1前言湛江钢铁炼铁厂共有一条年产量500万吨级球团回转窑产线，生产的球团矿主要用于湛江钢铁高炉和股份公司炼铁厂的需求，产能要求非常高。目前球团回转窑的耐材大修的更换周期为1.5-2年时间，球团回转窑锁口耐材更换周期更短，故如何延长和稳定球团回转窑锁口耐材是整个球团回转窑的瓶颈问题。球团回转窑锁口耐材使用寿命长短主要受生产操作、机械设备、耐火材料、施工技术等多方面的因素制约，解决以上问题是一个比较系统的，涉及众多专业的复杂问题。湛江钢铁1#高炉于2015年9月份投产，为了满足1#高炉投产需求，2015年5月对球团回转窑耐材进行大修。在2016年3月份以前球团回转窑由于其他设备问题，球团回转窑的产量低，达不到预期目标，频繁停机影响耐材使用寿命。2016年3月以后的生产停机，大多表象反映在球团回转窑锁口耐材的脱落引起生产停机，为了解决以上问题，经长时间调查分析，查明引起球团回转窑锁口耐材的原因。详细情况介绍如下：2现象描述2016年3月随着球团回转窑产能提升，对回转窑产线设备提出更高要求，然而球团回转窑锁口耐材的使用寿命只有一个月的时间，完全达不到球团回转窑锁口耐材使用寿命的平均水平，出现上述问题定位为一个非常不正常的现象。球团回转窑锁口设备的异常情况主要有以下几个方面的表现形式：（1）球团回转窑窑头筒体出现高温变形现象，整个筒体都呈现喇叭口状，窑头筒体变形基本上与水平方向呈45°角；（2）球团回转窑护口铁异常脱落，护口铁用螺栓连接于窑头筒体，护口铁螺栓孔有被拉大、撕裂的情况，螺栓则有严重氧化的问题；（3）球团回转窑导风罩有变形、脱落情况，导风罩脱落拉大与筒体的间隔现象；（4）球团回转窑锁口锚固钉脱焊、耐材脱落现象，主要有两种形式，一是在护口铁没有脱落耐材出现脱落形式；二是护口铁和耐材一起脱落的形式；（5）球团回转窑锁口耐材没有脱落，但是锁口耐材在回转窑的径向方向出现大的裂缝，影响锁口耐材的整体稳定性；结合以上5点现象，综合表现为窑头锁口机械和耐材设备使用周期短的问题，频繁进行生产停机维护。3原因分析3.1窑头锁口耐材工况在球团回转窑煅烧的球团矿经过窑头锁口进入受料斗，在环冷机中进行冷却，再经皮带传输至料场堆放。球团回转窑窑头锁口耐材工作温度在1100℃左右，球团矿对锁口耐材长期磨损，以及从环冷机入窑的二次风携带大量粉尘也会对锁口耐材造成磨损。随着回转窑运转时间的增长，部分回转窑内预留的膨胀缝被矿粉填充，耐材在生产高温膨胀下，势必增大窑头锁口耐材的挤压剪切力，增大锁口耐材脱落的可能性。另外，回转窑生产时经常会有窑皮脱落，大块的窑皮掉落在窑头固定筛上，都要将窑头侧门打开用叉车进行辅助清理，此时窑头罩部位急剧降温，频繁的升降温都会对窑头锁口耐材寿命产生影响。总结上述几种故障现象，结合平时生产过程的跟踪，查明窑头锁口机械和耐材设备使用周期短、频繁进行生产停机维护的原因，主要原因有窑头经常性正压、窑头冷却效果不佳、窑头筒体变形、耐材适用性等问题。3.2窑头经常性正压球团回转窑在正常生产的情况下，生产工艺要求保持微负压状态，如果相反就会出现窑头正压的情况。窑头正压时，彻底改变回转窑窑头生产工况，窑头罩内的热气就会从窑头侧门及导风罩的位置溢流，造成窑头筒体温度升高，窑头筒体变形，进而导致窑头筒体和浇注料锚固钉的膨胀量增加，造成锚固钉脱焊，窑头锁口浇注料就会出现脱落。窑头经常性的正压，加剧窑头锁口浇注料脱落的频率，降低回转窑的生产作业率。3.3窑头冷却效果不佳回转窑窑头筒体是由窑头两台冷却风机经导风罩进行冷却处理，平常在生产时，采用一用一备的方式进行冷却，当窑头正压热气压力大于冷却机冷却风力时，窑头热气会对筒体造成热侵蚀、筒体变形等，窑头冷却效果不佳。窑头冷却效果不佳主要表现在两个方面：第一方面：目前随着窑头冷却风机的投入时间增长，经冷却机风力进行检测，发现冷却机流量和风力都达不到设计要求，当冷却机的风力下降达不到设计要求时就会影响到窑头筒体的冷却效果；第二方面：窑头筒体冷却有专门的冷却导风罩，增强冷却效果，然而当窑头挡风罩脱落或密封效果不佳，冷却风就会漏风，冷却不到设计预定位置，造成筒体温度升高，进而影响窑头锁口和锁口耐材的结构稳定性，锁口耐材使用寿命下降。3.4窑头筒体变形球团回转窑窑头筒体在生产经常性正压和窑头冷却效果不佳等因素的影响下，窑头筒体温度升高，高温气氛下窑头筒体的膨胀增加，导致窑头筒体出现喇叭口，严重变形。窑头筒体变形喇叭口主要是三个方面的影响：第一方面：导致窑头筒体的耐材撕裂，全部的受力集中在锚固钉上，失去窑头锁口耐材的整体结构稳定性；第二方面：随着窑头筒体喇叭口变大，窑头锁口耐材的受力关系发生改变，除剪切力外，回转窑转动过程中增加窑头锁口耐材向心力，影响锁口耐材稳定；第三方面：窑头筒体喇叭口导致窑头锁口护口铁的作用减弱，加速锁口耐材的脱落，同时，窑头锁口喇叭口造成锁口之后的锚固钉脱焊，影响耐材的稳定性。3.5窑头锁口耐材适用性问题球团回转窑锁口耐材为高铝低水泥浇注料，目前多家耐材厂家都可以生产制造此类物料，湛江钢铁球团回转窑锁口故障频繁期间，采购高铝低水泥浇注料为两家非球团专业的制造商，均未改变球团回转窑锁口故障频繁的情况。经采购球团专业供应商锁口耐材专用浇注料，改变锁口耐材一个月脱落一次的现象，锁口耐材专用浇注料是专门针对球团回转窑锁口工况开发的一种高铝低水泥浇注料，提高回转窑锁口耐材的稳定性。故窑头锁口耐材使用寿命的长短与锁口耐材适用性存在重要的关联性。4结束语球团回转窑生产工艺复杂，系统关联性非常高，耐火材料与生产工艺息息相关，生产工艺的改变都会影响耐火材料的稳定性，影响使用寿命。球团回转窑生产过程中，耐火材料脱落是多种因素共同作用下的表象问题，如生产操作的稳定性、辅助设备的可靠性、专用材料的适用性都是影响设备稳定顺行的关键影响因素。通过对球团回转窑锁口耐材损坏原因分析，提出针对性的整改措施，经整改，目前球团回转窑锁口耐材寿命预计达到一年以上，为球团回转窑的设备稳定顺行提供有力支撑。Reference：[1]危木建，球团链窑系统耐火材料长寿