Döner fırınlarda refrakter astarların servis ömrünü etkileyen birçok faktör vardır ve bunlar sadece refrakter ürünlerle ilgili sorunlar değildir. Bunlar arasında termal stres, kimyasal stres, çimento üretim operasyonlarından kaynaklanan mekanik stres, kalsine edilmiş hammaddelerin kalitesi, refrakter malzemelerin tasarımı ve seçimi, refrakter malzemelerin kalitesi, depolama, inşaat, duvarcılık ve diğer faktörler yer alır.
Mekanik stresin servis ömrü üzerindeki etkisirefrakter tuğlalarfırınlarda
Mekanik stres, bir nesne dış faktörler nedeniyle deforme olduğunda, bu tür dış faktörlerin etkisine direnmek ve nesneyi deforme olmuş konumdan deformasyondan önceki konuma geri getirmeye çalışmak için, nesnenin çeşitli parçaları arasında etkileşime giren iç kuvvettir. Fırındaki refrakter tuğlalara gelen mekanik gerilim kendi mukavemetini aştığında, gerilimin etkisi altında tuğlalar kısmen veya tamamen hasar görecektir.
Mekanik strese neden olan ana faktörler aşağıdaki iki nedendir:
(1) Eliptik deformasyon. Astar tuğlaları, fırın malzemeleri ve silindirin ağırlığının birleşiminden dolayı fırın silindiri deforme olur. Yer çekimi ve ısı yükünün etkisi altında, silindirin dairesel kesiti-eliptik hale gelir. Fırın çalışırken elips, refrakter tuğlalar üzerinde mekanik gerilime neden olur ve elips ne kadar büyükse mekanik gerilim de o kadar büyük olur. Elipsteki değişimin oluşturduğu kayma gerilimi, her bir tuğla halkasının teğet yönüne etki ederek tuğlaların halka şeklinde soyulmasına neden olur. Normal şartlarda soyulma kalınlığı eşit ve serttir. (2) Döner çimento fırınının ekseni kaydırılmıştır. Döner fırın bir kayış, bir destek tekerleği ve bir rulo ile desteklenmektedir. Ekseni, fırının kesit dairelerinin merkez noktalarını{11}}birleştiren çizgi olmalı ve düz bir çizgi üzerinde olmalıdır. Ancak fırın kabuğu takıldıktan ve kabuğun bir kısmı kesilip değiştirildikten sonra veya fırın belirli bir süre çalıştırıldıktan ve fırın içindeki termal sistem kararsız hale geldikten sonra fırının ekseni, ısı yükü ve yükün etkisi altında kayacaktır. Bundan sonra uzun bir çalışma süresinden sonra bant ve makara aşınacak, makara dışa ve içe doğru sapacak ve her destek noktasının yük koşulları değişecektir. Özellikle, destek noktasının yükü çok büyük olduğunda, makaralı yatağın yanmasına, kayışın ve makara yüzeyinin anormal şekilde soyulmasına veya çatlamasına neden olmak kolaydır, bu da fırın gövdesinin eksen sapmasını daha da kötüleştirecektir; bunun sonucunda refrakter tuğlalar sıkışıp deforme olacak, hasara veya düşmeye neden olacaktır. Hasarlı ateş tuğlalarının şekli derinliğe göre değişir.
Fırındaki refrakter ateş tuğlalarının servis ömrüne termal stresin etkisi
Termal stres, sıcaklık değiştiğinde dış kısıtlamalar ve iç parçalar arasındaki karşılıklı kısıtlamalar nedeniyle nesnenin tamamen serbestçe genişleyip büzülememesi durumunda oluşan stresi ifade eder. Yüksek-sıcaklıktaki termal genleşme, refrakter ateş tuğlalarında kolayca eksenel genleşmeye ve sıkıştırma gerilimine neden olabilir; bu, ateş tuğlalarının fırında dökülmesinin ve kırılmasının önemli nedenlerinden biridir. Magnezya-krom veya spinel tuğlaları örnek alırsak 1400 derecede genleşme oranı %1,6 olarak hesaplanabilir. 198 mm uzunluğa sahip bir ateş tuğlasının genleşmesi 3,17 mm'ye ulaşabilmektedir. Bu kadar büyük bir genişleme, eğer halka şeklindeki boşluk uygun şekilde bırakılmazsa, refrakter tuğlaların çekilmesine, düşmesine veya parçalanmasına neden olacak ve refrakter tuğlaların hizmet ömrü ciddi şekilde kısalacaktır.
Döner fırın üretim operasyonunun refrakter malzemelerin servis ömrüne etkisi
Üretim işleminin refrakter ateş tuğlalarının hizmet ömrü üzerindeki etki mekanizması karmaşıktır ve birçok faktör vardır. Temel olarak aşağıdaki iki açıdan analiz edilir.
(1) Aşırı yüksek kalsinasyon sıcaklığının neden olduğu tuğla hasarı. Yeni kuru ön kalsinatör fırınındaki alev sıcaklığı 1700 derecenin üzerine çıkabilmektedir. Ayrıca geçiş bölgesi, pişirme bölgesi, soğutma bölgesi, fırın davlumbazı, soğutucu boğaz, yüksek-sıcaklık bölgesi ve nozül dış kısmının çalışma sıcaklıkları geleneksel fırınlara göre önemli ölçüde daha yüksektir. Yüksek-kaliteli refrakter malzemelerle bile, büyük döner fırınların geçiş, pişirme ve soğutma bölgelerinin astar ömrü genellikle 0,5 ila 1 yıl arasında olup bazılarında bu süre yalnızca 3 ila 5 aydır. Fırın ağzı ve nozul astarlarının ömrü tipik olarak yalnızca 0,5 ila 1 yıl, hatta daha azdır. Fırın davlumbazı ve soğutucu boğaz astarlarının kullanım ömrü yaklaşık 2 yıldır. Pilot üretim aşamasında, döner fırınlar genellikle yalnızca %70 ila %75 veya daha düşük oranlarda çalışır; nadir durumlarda %85 ila %90'a ulaşır. Buna zayıf ön ısıtıcı ve ön kalsinatör çalışması da eklenirse, gelen malzemenin ayrışma hızı oldukça dengesiz olabilir ve bu da fırın içindeki çeşitli proses bölgelerinin konumlarında sık sık kaymalara yol açabilir. Bu, fırının dengesiz çalışmasına ve kaplamanın daha hızlı hasar görmesine neden olabilir. Örneğin, aşırı yüksek pişirme sıcaklıkları, Şekil 5'te daire içine alınmış alanda gösterildiği gibi fırının refrakter tuğlalarına zarar verebilir. (2) Yüksek fırın hızının neden olduğu tuğla hasarı. Yeni kuru ön ayrıştırma fırınının dönüş hızı genellikle 3-3,7 dev/dak, hatta 4 dev/dak veya daha fazladır ve döner fırın kabuğunun doğrusal hızı 1 m/s'nin üzerine çıkar. Yüksek dönme hızına, geniş çapa ve yüksek sıcaklığa sahip yeni kuru fırında, termal stres, mekanik stres ve kimyasal erozyonun fırın astarı üzerindeki birleşik yıkıcı etkisi, geleneksel fırınlara göre çok daha fazladır. Bu, yeni kuru fırının fırın astarının soğuk veya sıcak koşullarda yeterli mukavemete ve stabiliteye sahip olmasını gerektirir.
