水泥窑窑口仿真技术及红柱石-碳化硅浇注料的应用

文章编辑：耐火材料发表时间：2023-03-24 浏览次数：265次

浇注料随着中国第二代新型干法水泥窑的不断研发创新，窑的大型化和转速增加，单位容积产量的提高，热耗逐步下降，将会增大耐火衬里材料所承受的热、机械应力[1]，而工业固废燃料及高硫煤的应用将会大大增加耐火材料的化学侵蚀和热应力[2]。面对当前资源环境形势，只有坚持研发功能化耐火材料，研发和使用绿色节能长寿命耐火材料是今后企业发展的必然趋势。

采用计算机仿真模拟技术对水泥窑窑口浇注料损毁预测模型和技术指标进行评价，合理设计窑口耐火材料的材质和施工方案，对进一步完善和丰富新型干法水泥窑耐火材料技术并提升窑口浇注料的使用寿命意义重大。

本研究先建立 5000 t·d-1 的水泥窑的窑口CAE分析的仿真模型，以窑口的两块护铁的部位为 1 个单位进行应力场仿真，主要从窑口耐火衬体膨胀缝的留设方式及浇注料的弹性模量两方面分析窑口浇注料的应力场的变化。从图 1 至图 5 可以看出，在窑口浇注料分别设置 0、2、5 mm 膨胀缝时，窑口浇注料及锚固件的温度场变化不大，但应力场变化明显。锚固件位移量最大部位为锚固件头部，窑口浇注料的膨胀最大位移在窑口工作面与端面的交界位置，该模拟结果与该部位窑口浇注料在实际使用损毁情况符合。设置 2 mm的膨胀缝时，比无膨胀缝的耐火材料应力有一定幅度的下降;设置5 mm 膨胀缝后，浇注料热应力大于 100 MPa 的区域显著减少。

这是因为耐火材料在高温下会有一定的膨胀量，有膨胀缝的情况下，会释放一定的应力，有效降低浇注料损毁的风险。

检测两种窑口浇注料 AS-20 和 GC-18 的弹性模量随温度的变化(见图 6 和图 7)，并对两种窑口浇注料进行位移和应力场分析(见图 8 和图 9)。从图 8 和图 9 可以看出，浇注料 GC-18 比 AS-20 的弹性模量大，对应部位的热应力值和位移值均较大。可见，适当降低材料的弹性模量可以降低浇注料热应力，同时还可以提高材料的抗热震性。

水泥窑窑口仿真技术及红柱石-碳化硅浇注料的应用工业炉用喷射浇注料及泵送浇注料

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