無頂模施工技術(shù)在水泥窯口的應(yīng)用

在熟料煅燒過程中，水泥窯口所處的位置極為特殊，窯頭高達(dá)1?700℃左右的火焰及出窯1?350℃左右的高溫熟料，對(duì)澆注料產(chǎn)生巨大的熱輻射；隨窯轉(zhuǎn)動(dòng)的高溫熟料及二次風(fēng)夾帶的飛砂對(duì)澆注料進(jìn)行沖刷；窯口護(hù)鐵受高溫膨脹，窯口筒體橢圓度變形及窯磚下壓等因素，都對(duì)澆注料帶來不利的影響。這些惡劣工況導(dǎo)致澆注料脫離，影響澆注料的使用壽命。一般窯口澆注料脫落，需要采取停窯處理的方式進(jìn)行修復(fù)，因此水泥窯口是生產(chǎn)中需要重點(diǎn)關(guān)注及維護(hù)的部位。本文采用的無頂模施工技術(shù)，通過使用低水泥澆注料、活動(dòng)型錨固件、不支頂模、護(hù)鐵單塊留設(shè)膨脹縫及澆注料排氣孔、烘干等技術(shù)，有效增加了澆注料的牢固度，延長了窯口澆注料的使用壽命。1、無頂模施工技術(shù)1.1無頂模施工澆注料介紹無頂模施工采用低水泥高鋁碳化硅質(zhì)澆注料，是以進(jìn)口紅柱石為骨料，外加30%高品位SiC的低水泥含量澆注料，專為水泥窯系統(tǒng)的出窯口、噴煤管和冷卻機(jī)牛鼻子等工況惡劣的部位所設(shè)計(jì)。低水泥高鋁碳化硅質(zhì)澆注料具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，因而對(duì)機(jī)械磨損具有非常好的抵抗性。其作為高端耐火材料，不僅具有非常好的抗熱震穩(wěn)定性、抗化學(xué)侵蝕性，而且該產(chǎn)品在高溫狀態(tài)下能夠保持非常穩(wěn)定的線性變化，有效地避免了出現(xiàn)裂縫和剝落的現(xiàn)象，更好地延長了耐火材料的使用壽命。在施工過程中，該產(chǎn)品的加水量一般控制在4%~5%即可達(dá)到非常好的流動(dòng)性。在窯口施工時(shí)，配合分體活動(dòng)型錨固件及不支頂模的施工方式，產(chǎn)品的使用壽命可以達(dá)到12個(gè)月以上。1.2窯口錨固件的設(shè)計(jì)方案無頂模施工窯口澆注料錨固見圖1。采用分體活動(dòng)型金屬錨固件，底座為方形條塊，材質(zhì)與窯筒體母材一致，厚度8mm；中間穿孔焊接上部V型扒釘，扒釘材質(zhì)310S，直徑Φ8mm。在窯體長度方向，錨固件的長度是0.85×澆注料厚度，錨固件間距設(shè)置為150mm；在窯體徑向，錨固件的長度是90~125mm，錨固件間距設(shè)置為150~200mm，錨固件的布置形式按V型方向采用交叉布置（見圖2）。方形底座焊接面積大，焊接力強(qiáng)，不易掉落；V型扒釘與底座進(jìn)行點(diǎn)焊，當(dāng)受膨脹應(yīng)力時(shí)點(diǎn)焊處脫開，扒釘可以活動(dòng)，不使?jié)沧⒘鲜艿狡茐?。圖1無頂模施工窯口錨固件設(shè)計(jì)方案圖2錨固件的結(jié)構(gòu)和布置1.3無頂模形式及膨脹縫留設(shè)不同于傳統(tǒng)窯口澆注料施工方式，窯口澆注料無頂模施工只需在窯口護(hù)鐵端面沿窯圓周方向制作環(huán)形邊模，無需設(shè)置平面模板，如圖3所示。圖3窯口護(hù)鐵端面沿窯圓周制作環(huán)形邊模以每塊護(hù)鐵及對(duì)應(yīng)位置為獨(dú)立模塊，在焊接錨固件時(shí)留好模塊與模塊之間縫隙。相鄰模塊間插入5mm三合板作膨脹縫（也可用6mm塑料中空板），其施工與傳統(tǒng)方式對(duì)比見圖4。膨脹縫可略高于澆注料表面，施工完后可以清晰看到規(guī)范留設(shè)的膨脹縫（見圖5）。耐火磚與澆注料之間可用陶瓷纖維紙及塑料膜預(yù)留膨脹及隔水保護(hù)。圖4有無支模澆注料施工方式圖5無頂模施工后的膨脹縫1.4無頂模施工步驟（1）錨固件焊接完成后，檢查錨固件的焊接情況合格，錨固件V型頂端需佩戴好配套的塑料帽。在護(hù)鐵、錨固件、擋磚圈等和澆注料接觸的金屬上刷瀝青漆并保證涂刷厚度約2mm，在澆注料施工前要保證瀝青漆干涸。材料攪拌時(shí)必須先干攪均勻，然后逐漸加水?dāng)嚢柚敝敛牧蠞M足施工流動(dòng)性。嚴(yán)格控制加水量，必須用量杯量取，按材料的加水量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整。材料攪拌所需時(shí)間長，準(zhǔn)備兩臺(tái)30r/min以上轉(zhuǎn)速攪拌機(jī)輪流攪拌，滿足施工進(jìn)度要求。（2）底模及邊模模板支設(shè)完畢，留頂模不支，起始澆注位置放在入窯過橋下方，窯水平中心位置，沿窯轉(zhuǎn)的方向，留好澆注料擋板，避免澆注及轉(zhuǎn)窯時(shí)澆注料往窯轉(zhuǎn)動(dòng)的下方跑動(dòng)。以護(hù)鐵為單位逐塊施工澆注，澆注完一塊護(hù)鐵位置，留設(shè)一道膨脹縫，澆注料振搗密實(shí)，用10mm鋼釬插孔留排氣孔，排氣孔的留設(shè)密度為橫縱間距100mm×100mm，深度為澆注料厚度的2/3。一般澆完2~3塊護(hù)鐵開始轉(zhuǎn)窯，把未澆部位的2~3塊護(hù)鐵轉(zhuǎn)至起始澆注位置，已澆好的澆注料表面用木炭熱源進(jìn)行烘烤使材料硬化。一般木炭用鐵筒或盆裝好，可以移動(dòng)。這樣循環(huán)澆注、振搗、插孔、烘烤、轉(zhuǎn)窯，直至澆注完工。窯口澆注料施工完后即可開始烘烤，要求在窯口下篦冷機(jī)上覆蓋200mm厚熟料，在熟料上堆木材用大火進(jìn)行烘烤。烘烤溫度現(xiàn)場(chǎng)靈活掌握，窯口位置氣體溫度控制200℃左右，烘烤時(shí)間視檢修開窯時(shí)間定，一般8h以上，每隔2h轉(zhuǎn)1/2圈，也可以用桶裝木炭進(jìn)行烘烤。

2、兩種澆注料施工方式的比較（1）無頂模施工使用的低水泥高鋁碳化硅質(zhì)澆注料，所需加水量少也可以達(dá)到很好的流動(dòng)性，所以無頂模施工可以有效控制水分，振搗密實(shí)，整個(gè)施工面敞開，方便振動(dòng)。而支模施工加水量偏少時(shí)，振搗不到位容易導(dǎo)致打空。（2）無頂模施工方式膨脹縫是可以直接看到的，而且敞開式施工，可以每塊護(hù)鐵之間都留一道膨脹縫，使護(hù)鐵與護(hù)鐵之間相對(duì)獨(dú)立，減少由于護(hù)鐵松動(dòng)、變形或熱脹等積壓澆注料造成損傷。而支模施工時(shí)護(hù)鐵被蓋在模板下，在振動(dòng)過程中容易傾斜或變形，影響澆注料成形；無頂模施工則可有效避免此類情況。

（3）無頂模施工方式在振搗完成后即插孔排氣并烘烤，使?jié)沧⒘现械乃旨皶r(shí)蒸發(fā)，避免表面硬化后內(nèi)部水分不能排出，在高溫物料出來時(shí)急劇膨脹造成澆注料開裂損壞。有頂模施工需待澆注料達(dá)到一定強(qiáng)度才能拆模，拆模后不便留設(shè)排氣孔洞，升溫過程中溫度控制不好時(shí)容易產(chǎn)生微裂紋，影響澆注料后期使用。

3、使用效果不同施工方式澆注料的使用情況見圖6。原窯口澆注料在使用9~10個(gè)月后護(hù)鐵端面澆注料在轉(zhuǎn)角處容易脫落，然后導(dǎo)致護(hù)鐵部位澆注料整體脫落，不到一個(gè)大修檢修周期就需要進(jìn)行修補(bǔ)，造成停產(chǎn)損失。2021年開始我公司窯口采用無頂模技術(shù)進(jìn)行施工，使用13個(gè)月后澆注料仍保持比較完好，大大延長了使用壽命。圖6澆注料施工優(yōu)化前后情況

4、結(jié)束語水泥窯窯口澆注料的使用壽命直接影響水泥窯的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，