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1700℃以上。如無窯皮保護，耐火材料表面就會在很高的溫度下工作。耐火材料很快就會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。隨窯體的運轉(zhuǎn)，窯料在不斷地翻滾。當窯料埋住襯料時，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

隨時間的延續(xù)，耐火材料表面開始“發(fā)汗”，即出現(xiàn)液相。這時，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，窯皮就會緩慢增厚。隨厚度的增長，窯皮表面的溫度增高，達到“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，窯皮就會大面積脫落。不過，只要燒成條件保持穩(wěn)定，窯皮又會慢慢形成，對耐火材料又會起到保護作用。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。

當半熔融態(tài)的窯料和窯皮接觸時，其中的一部分細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，直到達到動態(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，耐火材料又會受到嚴重侵蝕，窯襯的壽命也會降低。從水泥熟料來講，細粒子的黏附傾向大，粗粒子的剝蝕能力強。窯料中需要有一定比例的粗細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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