Tűzálló öntvények kidudorodása és belső törésetűzálló horgonyok(gereblyék) a kulcsfontosságú helyeken, például az előmelegítő lejtőjén és a levegő bemenetén gyakori, de komoly problémák a magas hőmérsékletű{0}}iparágazatokban, például a cementgyárakban. Ez közvetlenül veszélyezteti a berendezések biztonságos működését, a hőhatékonyságot, valamint a kemence leállási és karbantartási ciklusát. Az okok jellemzően tényezők kombinációja.
1. Hőterhelés és hősokk okozta károk
Erős hőmérséklet-ingadozások: Az előfűtő lejtése és a levegő bemeneti területei a leggyakoribb és legdrámaibb hőmérséklet-ingadozások közé tartoznak. A kemence indítása és leállítása, valamint a rendszer működési feltételeinek ingadozása (például az anyag összeomlása és eltömődése) gyors hőmérséklet-ingadozást okozhat ezeken a területeken.
Differenciális hőtágulás: A tűzálló önthető és a belső fém horgonyok eltérő hőtágulási együtthatóval rendelkeznek. A gyors hőmérséklet-ingadozások miatt ezek különböző sebességgel tágulnak és zsugorodnak, jelentős nyírófeszültséget generálva a határfelületen.
Termikus kifáradás: A hosszú{0}}távú, ismételt hőmérséklet-ciklusok a nyírófeszültségek ismétlődő alkalmazását eredményezik. Végső soron ez a horgonyok fáradásos töréséhez vezet. A fém ismétlődő igénybevétel és törés hatására eléri kifáradási határát, különösen a gyökér- vagy hegesztési pontokon, ahol érintkezik az önthető anyaggal. Az öntvényben lévő belső mikrorepedések az öntvény szilárdsági határát meghaladó feszültségeket okoznak, ami mikrorepedéseket eredményez.
A hőmérsékleti gradiensek jelentős hőmérséklet-különbségekhez vezethetnek az öntvény belső és külső rétegei között, vagy a különböző területek között, ami egyenetlen belső hőfeszültségekhez és a károk súlyosbodásához vezethet.
2. Mechanikai feszültség és vibráció
Berendezés vibráció. Az előmelegítő rendszerhez tartozó berendezések által keltett vibráció átvihető a rámpa és a levegőbemenet szerkezetére. A folyamatos vibráció: felgyorsíthatja a tűzálló horgonyok fáradásos törését; a meglévő mikrorepedések szaporítása; és kilazulást okoz az öntvény és a héj vagy a horgonyok között.
Anyagkopás és ütés: Maga a rámpa állandó súrlódásnak és ütésnek van kitéve a lefelé{0}}mozgó nyersanyagpor miatt. A levegő beömlőnyílása nagy-sebességű, porral-terhelt légáramlásnak van kitéve. Ez a mechanikai kopás közvetlenül koptatja az önthető felületet, veszélyeztetve annak integritását. Ez folyamatos húzó- vagy ütközési erőket hoz létre a horgonyokon.
Gravitáció (lejtő): A lejtőn lévő öntvény hosszú távú,{0}}lefelé irányuló gravitációs erőnek van kitéve, ami folyamatos nyíróterhelést hoz létre a horgonyokon.
3. Kémiai támadás és lúgkorrózió
Lúggőz-penetráció: Az illékony komponensekben, például káliumban, nátriumban, klórban és kénben gazdag magas{0}hőmérsékletű gázok az előmelegítő rendszerbe kerülnek. Ezek a gázok (különösen az alkálifém-kloridok és -szulfátok) behatolhatnak az öntvény pórusaiba és mikrorepedéseibe.
Kémiai reakció és térfogatnövekedés: Az öntött anyagban lévő lúgok reakcióba lépnek olyan komponensekkel, mint az Al2O3 és SiO2, és új ásványokat képeznek (például kalcizit és leucit). Ezeknek az új ásványoknak a térfogata gyakran nagyobb, mint a nyersanyagoké, ami jelentős tágulási feszültséget eredményez az öntvényen belül (közismert nevén "alkáli repedés"). Ez az önthető kidudorodásának egyik legfontosabb kémiai oka. A belső tágulási feszültség megemeli a felületi réteget.
Tűzálló horgonykorrózió: A magas{0}}hőmérsékletű lúggőzök és a szulfidok a fémhorgonyokat is korrodálhatják, csökkentve azok szilárdságát, és érzékenyebbé teszik a feszültség hatására bekövetkező törésre.
4. Építési és szerelési minőségi kérdések
Horgonyproblémák: Nem megfelelő anyag. Ha nem választanak ki megfelelő ötvözött acélokat, amelyek jó magas -hőmérsékletállósággal, korrózióállósággal és kúszásállósággal rendelkeznek (például Cr25Ni20) Rossz hegesztési minőség: Gyenge hegesztési varratok a héjon, hideg hegesztések és súlyos alámetszések elégtelen szilárdsághoz vezetnek.
Nem megfelelő tervezés/elrendezés: Nem megfelelő rögzítési sűrűség (távköz, távolság) vagy nem megfelelő szerkezeti konfiguráció (pl. Y-alakú, V-alakú), ami nem hatékony rögzítést eredményez.
A tágulási kezelés hiánya: a tűzálló horgonyok nincsenek becsomagolva szalaggal vagy műanyag csővel, ami megakadályozza, hogy az önthető térhálósodás után szabadon táguljanak, így hőterhelés hatására hajlamosak a törésre.
Öntvényépítési problémák: A száraz anyag, a víz és az adalékok nem megfelelő keverése befolyásolja a szilárdságot.
A folyékonyság javítása érdekében túlzott víz hozzáadása nagy porozitást, alacsony sűrűséget, gyenge szilárdságot, valamint csökkent kopás- és korrózióállóságot eredményez.
A nem megfelelő vibrációs tömörítés belső üregeket és buborékokat eredményez, ami gyenge pontokat hoz létre.
Nem megfelelő tágulási hézag/ütközőréteg beépítése: A túlzott és megfelelően felépített dilatációs hézagok nem szükségesek; és az önthető anyag és a héj között nincs megfelelő pufferréteg (pl. tűzálló szálas filc) a tágulás elnyelésére.
Nem megfelelő karbantartás. A kiöntés utáni megfelelő nedves kikeményítés és szárítás elmulasztása, ami a nedvesség gyors elpárolgását, repedést vagy a szabványos szilárdságot nem eredményezi.
Nem megfelelő sütési ütemezés: Ez a korai kidudorodás és repedés gyakori oka! A gyors sütési hőmérsékletek, különösen az alacsony-hőmérsékletű fázisban (100-250 fok), gyorsan elpárologtatják az önthető anyagban maradó szabad vizet és kristályvizet, gőznyomást generálva.
Ha ez a gőznyomás meghaladja az öntvény szilárdsági határát a teljes kikeményedés előtt, belső repedést és rétegválást okozhat, ami kidudorodáshoz vagy nagymértékű kihasadáshoz vezethet. A horgonyok is megsérülhetnek a folyamat során.
5. Nem megfelelő anyagválasztás
A kiválasztott öntvény teljesítménye nem felel meg az előmelegítő rámpák és légbeömlő nyílások zord működési feltételeinek. Például egy szabványos, nagy-alumínium-oxid öntvényt választottak a korund vagy a speciális -lerakódásgátló öntvény helyett, amely jobban ellenáll az alkáli korróziónak és a hősokknak. Általánosságban elmondható, hogy az előfűtő lejtőjének és a légbeömlő öntvényeinek kidudorodását a gereblye szeg törésével kísérve jellemzően a hőterhelés/hősokk, a vegyi hatás (lúgos repedés), az építési minőségi problémák (különösen a tűzálló horgonykezelés és a sütőben sütés), valamint a mechanikai igénybevétel/rezgés kombinációja okozza. A nem megfelelő sütés és az elégtelen lúgos korrózióállóság kulcsfontosságú tényezők a kidudorodáshoz, míg a horgonytörés szorosan összefügg a termikus igénybevétellel, a vibrációval, a korrózióval és a nem megfelelő hegesztéssel/tágulási kezeléssel. Ennek a problémának a megoldása a teljes folyamat szisztematikus optimalizálását igényli, az anyagoktól a tervezésen, építésen, sütésen át az üzemeltetésig és karbantartásig. Javasoljuk a lépésenkénti-problémamegoldást-.
