Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής των πυρίμαχων επενδύσεων σε περιστροφικούς κλιβάνους και δεν είναι μόνο προβλήματα με πυρίμαχα προϊόντα. Περιλαμβάνουν τη θερμική καταπόνηση, τη χημική καταπόνηση, τη μηχανική καταπόνηση που δημιουργείται από τις εργασίες παραγωγής τσιμέντου, την ποιότητα των πυρωμένων πρώτων υλών, τον σχεδιασμό και την επιλογή πυρίμαχων υλικών, την ποιότητα των πυρίμαχων υλικών, την αποθήκευση, την κατασκευή, την τοιχοποιία και άλλους παράγοντες.
Η επίδραση της μηχανικής καταπόνησης στη διάρκεια ζωής τουπυρίμαχα τούβλασε κλιβάνους
Η μηχανική καταπόνηση είναι η εσωτερική δύναμη που αλληλεπιδρά μεταξύ των διαφόρων μερών ενός αντικειμένου όταν παραμορφώνεται λόγω εξωτερικών παραγόντων, προκειμένου να αντισταθεί στη δράση τέτοιων εξωτερικών παραγόντων και να προσπαθήσει να επαναφέρει το αντικείμενο από την παραμορφωμένη θέση στη θέση πριν από την παραμόρφωση. Όταν η μηχανική καταπόνηση στα πυρίμαχα τούβλα στον κλίβανο υπερβαίνει τη δική τους αντοχή, τα τούβλα θα υποστούν μερική ή ολική βλάβη υπό την επίδραση της τάσης.
Οι κύριοι παράγοντες που προκαλούν μηχανική καταπόνηση είναι οι εξής δύο λόγοι:
(1) Ελλειπτική παραμόρφωση. Λόγω των συνδυασμένων παραγόντων των τούβλων επένδυσης, των υλικών του κλιβάνου και του βάρους του ίδιου του κυλίνδρου, ο κύλινδρος του κλιβάνου παραμορφώνεται. Υπό τη δράση της βαρύτητας και του θερμικού φορτίου, η κυκλική διατομή-του κυλίνδρου γίνεται ελλειπτική. Όταν ο κλίβανος λειτουργεί, η έλλειψη προκαλεί μηχανική καταπόνηση στα πυρίμαχα τούβλα και όσο μεγαλύτερη είναι η έλλειψη, τόσο μεγαλύτερη είναι η μηχανική καταπόνηση. Η διατμητική τάση που δημιουργείται από την αλλαγή της έλλειψης δρα στην εφαπτομένη κατεύθυνση κάθε δακτυλίου από τούβλα, προκαλώντας την αποκόλληση των τούβλων σε σχήμα δακτυλίου. Υπό κανονικές συνθήκες, το πάχος απολέπισης είναι ομοιόμορφο και σκληρό. (2) Ο άξονας του περιστροφικού κλιβάνου τσιμέντου είναι μετατοπισμένος. Ο περιστροφικός κλίβανος υποστηρίζεται από έναν ιμάντα, έναν τροχό στήριξης και έναν κύλινδρο. Ο άξονάς του πρέπει να είναι η γραμμή που συνδέει τα κεντρικά σημεία των κύκλων διατομής{11}}του κλιβάνου και σε ευθεία γραμμή. Ωστόσο, μετά την εγκατάσταση του κελύφους του κλιβάνου και την κοπή και αντικατάσταση μέρους του κελύφους ή αφού ο κλίβανος έχει λειτουργήσει για κάποιο χρονικό διάστημα και το θερμικό σύστημα στον κλίβανο είναι ασταθές, ο άξονας του κλιβάνου θα μετατοπιστεί υπό τη δράση του θερμικού φορτίου και του φορτίου. Μετά από αυτό, μετά από μια μακρά περίοδο λειτουργίας, ο ιμάντας και ο κύλινδρος θα φθαρούν, ο κύλινδρος θα αποκλίνει προς τα έξω και προς τα μέσα και οι συνθήκες φορτίου κάθε σημείου στήριξης θα αλλάξουν. Ειδικότερα, όταν το φορτίο του σημείου στήριξης είναι πολύ μεγάλο, είναι εύκολο να καεί το ρουλεμάν κυλίνδρων, να ξεκολλήσει ο ιμάντας και η επιφάνεια του κυλίνδρου ανώμαλα ή να ραγίσει, γεγονός που θα επιδεινώσει περαιτέρω τη μετατόπιση του άξονα του σώματος του κλιβάνου. Ως αποτέλεσμα, τα πυρίμαχα τούβλα θα συμπιεστούν και θα παραμορφωθούν, προκαλώντας ζημιά ή πτώση. Το σχήμα των κατεστραμμένων πυρότουβλων ποικίλλει σε βάθος.
Η επίδραση της θερμικής καταπόνησης στη διάρκεια ζωής των πυρίμαχων πυρότουβλων στον κλίβανο
Η θερμική τάση αναφέρεται στην τάση που δημιουργείται όταν το αντικείμενο δεν μπορεί να διαστέλλεται και να συστέλλεται εντελώς ελεύθερα λόγω εξωτερικών περιορισμών και αμοιβαίων περιορισμών μεταξύ των εσωτερικών μερών όταν αλλάζει η θερμοκρασία. Η θερμική διαστολή σε υψηλές θερμοκρασίες μπορεί εύκολα να προκαλέσει αξονική διαστολή και πίεση συμπίεσης σε πυρίμαχα πυρότουβλα, κάτι που είναι ένας από τους σημαντικούς λόγους για το θρυμματισμό και τη θραύση των πυρότουβλων στον κλίβανο. Λαμβάνοντας για παράδειγμα τούβλα από μαγνησία-χρωμίου ή σπινελίου, ο ρυθμός διαστολής στους 1400 βαθμούς μπορεί να υπολογιστεί ως 1,6%. Η διαστολή ενός πυρότουβλου μήκους 198mm μπορεί να φτάσει τα 3,17mm. Μια τόσο μεγάλη διαστολή, εάν το δακτυλιοειδές κενό δεν αφεθεί σωστά, θα προκαλέσει τα πυρίμαχα τούβλα να τραβήξουν, να πέσουν ή να ξεφλουδίσουν, μειώνοντας σοβαρά τη διάρκεια ζωής των πυρίμαχων τούβλων.
Η επίδραση της λειτουργίας παραγωγής περιστροφικού κλιβάνου στη διάρκεια ζωής των πυρίμαχων υλικών
Ο μηχανισμός πρόσκρουσης της λειτουργίας παραγωγής στη διάρκεια ζωής των πυρίμαχων πυρότουβλων είναι πολύπλοκος και υπάρχουν πολλοί παράγοντες. Αναλύεται κυρίως από τις ακόλουθες δύο πτυχές.
(1) Ζημιά από τούβλα που προκαλείται από υπερβολικά υψηλή θερμοκρασία φρύξης. Η θερμοκρασία φλόγας εντός του νέου ξηρού κλίβανου προασβεστοποιητή μπορεί να φτάσει πάνω από 1700 βαθμούς. Επιπλέον, οι θερμοκρασίες λειτουργίας της ζώνης μετάβασης, της ζώνης πυροδότησης, της ζώνης ψύξης, του απορροφητήρα κλιβάνου, του πιο ψυχρού λαιμού, της ζώνης υψηλής{4} θερμοκρασίας και του εξωτερικού ακροφυσίου είναι σημαντικά υψηλότερες από εκείνες των συμβατικών κλιβάνων. Ακόμη και με-πυρίμαχα υλικά υψηλής ποιότητας, η διάρκεια ζωής της επένδυσης των ζωνών μετάβασης, ψησίματος και ψύξης μεγάλων περιστροφικών κλιβάνων είναι συνήθως 0,5 έως 1 έτος, ενώ ορισμένοι έχουν μόνο 3 έως 5 μήνες. Το στόμιο του κλιβάνου και οι επενδύσεις του ακροφυσίου έχουν τυπικά διάρκεια ζωής μόνο 0,5 έως 1 έτος, ή ακόμη λιγότερο. Η κουκούλα του κλιβάνου και οι επενδύσεις του πιο κρύου λαιμού έχουν διάρκεια ζωής περίπου 2 χρόνια. Κατά τη φάση της πιλοτικής παραγωγής, οι περιστροφικοί κλίβανοι λειτουργούν τυπικά μόνο στο 70% έως 75% ή ακόμη χαμηλότερα, με σπάνιες περιπτώσεις που φτάνουν το 85% έως 90%. Εάν αυτό συνδυάζεται με κακή λειτουργία προθερμαντήρα και προασβεστοποιητή, ο ρυθμός αποσύνθεσης του εισερχόμενου υλικού μπορεί να είναι εξαιρετικά ασταθής, οδηγώντας σε συχνές μετατοπίσεις στις θέσεις των διαφόρων ζωνών διεργασίας μέσα στον κλίβανο. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ασταθή λειτουργία του κλιβάνου και επιταχυνόμενη βλάβη της επένδυσης. Για παράδειγμα, οι υπερβολικά υψηλές θερμοκρασίες ψησίματος μπορούν να καταστρέψουν τα πυρίμαχα τούβλα του κλιβάνου, όπως φαίνεται στην κυκλική περιοχή στο Σχήμα 5. (2) Ζημιά από τούβλα που προκαλείται από υψηλή ταχύτητα κλιβάνου. Η ταχύτητα περιστροφής του νέου ξηρού κλιβάνου προ{27}}αποσύνθεσης είναι συχνά 3-3,7 r/min, ή ακόμη και 4 r/min ή περισσότερο, και η γραμμική ταχύτητα του περιστροφικού κελύφους του κλιβάνου φτάνει πάνω από 1 m/s. Στον νέο ξηρό κλίβανο με υψηλή ταχύτητα περιστροφής, μεγάλη διάμετρο και υψηλή θερμοκρασία, η συνδυασμένη καταστροφική επίδραση της θερμικής καταπόνησης, της μηχανικής καταπόνησης και της χημικής διάβρωσης στην επένδυση του κλιβάνου είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή των παραδοσιακών κλιβάνων. Αυτό προϋποθέτει ότι η επένδυση του κλιβάνου του νέου ξηρού κλιβάνου πρέπει να έχει επαρκή αντοχή και σταθερότητα είτε σε κρύες είτε σε ζεστές συνθήκες.
