防水之家讯：水泥回转窑用耐火砖的挂窑皮性能对于其使用寿命的长短起到非常关键的作用，这尤其体现在烧成带，而目前业界没有统一的挂窑皮性能评价方法，为此本文介绍了国内外不同挂窑皮性能评价方法，并提出了一些见解。

水泥回转窑烧成带用耐火砖热面需要粘着一层均匀、稳定且厚度适宜的窑皮，这对延长耐火砖的使用寿命及提高窑的运转周期至关重要。在正常厚度窑皮保护下，耐火砖工作面温度由无窑皮时的1450℃左右降低到600℃左右，显著地抑制了变质破坏作用，极为有效的延长了耐火砖衬的使用寿命，同时对保护该部位窑体钢板寿命、改善该处劳动条件也极有利，因此在回转窑的运行中，必须始终重视挂好和维护好窑皮。

目前评价耐火砖热面与窑皮的粘着性，多以生产过程中的粘着情况来判断，如在点火运行初期，观察窑皮的粘着是否平整，粘着的难易及粘着层的厚度是否适中等，在运行一个周期停窑后，实测窑皮的长度、厚度、平整性及窑皮自行垮落等情况；有的则以耐火砖与窑皮界面的粘着面积大小来判断。但是这些都只是耐火砖在使用过程中才显现出来，如果耐火砖的挂窑皮性能不好，就会给水泥企业带来很大的损失，为此国内外学者专家陆续提出了不同的挂窑皮性能评价方法，以探求符合实情的评价方法。下面选取不同的挂窑皮性能评价方法进行介绍，同时也陈述了对评价方法的见解，希望能为后续研究提供一些参考。

挂窑皮性能方法简介及思考

新型干法水泥窑高温带可分成烧成带和过渡带。其中烧成带的窑衬经受最严重的热学、力学、化学破坏作用，全窑系统耐火材料总消耗量的30～35％发生在烧成带，是使用条件最苛刻的部位，因此烧成带用耐火砖能挂上合适厚度的稳定窑皮对其寿命影响最为关键。

在1959年制定的DIN挂窑皮评价方法，该方法分别采用将圆柱状的耐火砖试样埋入水泥原料中和将水泥原料埋入耐火坩埚中的方式，之后在电炉中加热处理冷却后评价挂窑皮性。太田等人在耐火砖试样上（55mm×55 mm×15mm）放置水泥原料粉末，在电炉内加热处理后，用如图1（a）所示方法求出附着强度，同时根据原料粉末加热收缩形成的10～30个岛状附着物附着面积与试样面积之比确认整体附着状况来综合判定挂窑皮性。我们采用如图1（b）所示的铆焊法评价耐火砖挂窑皮性。将水泥原料压制成圆饼后放置在耐火砖试块中，其中耐火砖试块表面露出，其余部分埋入装有镁砂颗粒的坩埚中，这样做的目的是在耐火试块中形成温度梯度，使试块表面的水泥原料液相流出停止。更换水泥原料反复进行实验，结果发现在开始加热水泥原料没有形成附着的情况下，发现水泥原料块附着增多，这也验证了上述措施的有效性。



图1 挂窑皮性能评价方法

在两耐火砖试样之间夹上水泥原料，在电炉内进行加热处理，冷却之后采用三点抗折（试样形状：62.5mm×25mm×25mm，95%普通硅酸盐+3%硫酸钾+2%氯化钾，如图2所示）剪切（试样形状：120mm×65mm×10mm，中间夹一层1~2mm水泥熟料）、抗拉（圆柱形状：Φ20×150mm，水泥原料：4g）等试验评价挂窑皮性的方法。



图2 三点抗折法



图3 静态剪切法

将适量水泥生料均匀置于两耐火砖切块之间，之后将耐火砖倾斜放置在支撑物上，保持切面水平，连同支撑物一起在炉内加热处理后冷却。然后将耐火砖立起来，自上而下施加压力，直至耐火砖切面分离，根据压力值大小判定挂窑皮性。

Holderbank公司采用如图4所示方法评价耐火砖挂窑皮性，在煤气加热炉的炉底放置耐火砖试样，然后再其上放置水泥原料（3～5kg）进行加热处理40小时，同时利用冷空气冷却耐火砖背面，重点关注耐火砖不同位置温度数据，以达到模拟实际耐火砖温度梯度的效果。



图4 Holderbank方法

如图5所示的转鼓法判定耐火砖挂窑皮性能：在砖衬内径为300mm的转鼓中衬砌试验砖若干，用烧嘴加热12h,至1530℃，同时边以5r/min的速度回转，边以300g/h的量加入12次水泥生料。冷却后通过观察试验砖的粘挂窑皮厚度来评价砖的挂窑皮性能。



图5 动态转鼓法

以上挂窑皮性能评价方法，可以知道除去动态转鼓法，其余均为静态法。静态法的优点在于可以定量测定耐火试样与水泥原料之间的常温结合力，缺点是在水泥原料液相过多的情况下，静态法可以体现出耐火试样很好的挂窑皮性，但是在实际应用过程中，水泥原料可能滑过耐火砖工作面，不能形成窑皮。因此在常温下确定一个以什么程度的强度为最好的基准是关键。动态法的优点是能实际模拟耐火试样高温状态下的挂窑皮性能，但是不能很好的量化区别。

另外，在上述挂窑皮评价方法中，水泥原料液相向耐火试样中流入，这会改变水泥原料的组成，所以，用少量的水泥原料进行挂窑皮性能评价的数据有效性还存在疑问，因此在这方面采用较多水泥原料的转鼓法和Holderbank公司采用的方法更贴合实际。

结论

文中所述的各种挂窑皮性能评价方法均各有优缺点，应根据实验目的和现有设备情况进行选择或者采用多种方法综合考评挂窑皮性能。同时由于不同水泥厂的实际工况存在区别，同一种评价方法得出的耐火砖挂窑皮性能也存在区别，这必须将实验结果和实际效果进行持续的对比研究，这样才能得到更接近实际情况。

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