博比巴茨（上海）機(jī)械設(shè)備有限公司

　　我廠型材分廠3.5t燃油熔鋁爐主要用于將鋁水或鋁錠在爐內(nèi)進(jìn)行熔煉,靜置后生產(chǎn)鑄造鋁母線、圓錠、扁錠或鑄造鋁合金。2002年3月該爐進(jìn)行了內(nèi)襯大修后,經(jīng)過烘爐投入生產(chǎn)運(yùn)行。生產(chǎn)不到10爐次后,較靠近爐膛的一環(huán)寬115mm厚230mm粘土耐火磚爐門拱塌陷。

　　1　原因分析

　　弓形結(jié)構(gòu)具有向上的推力,可以承受自重和荷重而不下陷。爐門拱承擔(dān)著爐門以上爐墻的荷重,使整個砌體形成一個統(tǒng)一整體,所以它是砌體中較重要的部分,但在使用中它又是較不穩(wěn)定的薄弱環(huán)節(jié)。因為爐門拱本身就是爐墻中的一個大孔洞,減弱了爐墻的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。通過一體分析,我們認(rèn)為拱頂塌陷有以下三個方面的原因。

　�、艑�弓形拱頂部施加的壓力P過大,將砌拱所用楔形磚壓斷碎裂,從而致使?fàn)t門拱塌陷。

　�、迫绻�砌筑拱腳磚時不按規(guī)范施工,拱腳磚后用輕質(zhì)磚或保溫磚等強(qiáng)度低的材料砌筑,在爐子經(jīng)受溫差應(yīng)力發(fā)生膨脹或收縮時將拱腳磚后面的輕質(zhì)材料壓碎,使拱腳磚發(fā)生水平X向位移,從而致使?fàn)t門拱塌陷。

　�、撬�塌陷爐門拱是用環(huán)砌工藝砌筑。所謂環(huán)砌就是從兩邊的拱腳磚開始,向中心一環(huán)一環(huán)的砌筑,橫向豎縫互不交錯。當(dāng)環(huán)砌的拱頂?shù)袈湟粔K磚時,往往就會引起全環(huán)磚的塌落損壞,但修理比較容易,因磚塊之間互不交錯咬合。

　　我廠型材分廠3.5t燃油熔鋁爐的爐門拱既是加料口,又是操作口、觀察口,在加料過程中較易碰動爐門拱部位的砌磚。若碰到拱磚,其受力方向又正好是水平偏上的力,也就是使砌拱所用楔形磚投掉方向的力。同時,楔形磚受溫差應(yīng)力無可避免的要發(fā)生裂紋,如碰動該磚則更易使該磚碰掉,從而致使塌拱。

　　證據(jù)證明

　　為完全弄清爐門拱塌陷原因,我們到現(xiàn)場仔細(xì)觀察了爐內(nèi)實(shí)際情況,采集到了如下證據(jù)。

　　⑴找平爐門拱的一層耐火磚沒有發(fā)生絲毫損壞,并無掉磚而且灰縫內(nèi)灰漿飽滿且燒結(jié)完好,無一處干縫,縫隙均勻,為2mm左右。該證據(jù)可以證實(shí)該爐門拱塌陷原因并非上部壓力過大,否則,該找平層及上部砌體也將塌陷。

　�、浦�撐內(nèi)襯耐火磚墻(230mm寬)的兩環(huán)拱中,只是較靠近爐膛的一環(huán)塌陷,未塌陷的磚環(huán)可觀察到楔形磚灰縫均勻、灰漿飽滿(見圖5)。證據(jù)⑴、⑵可以證實(shí)爐門拱砌筑質(zhì)量可靠。

　�、撬�塌陷磚環(huán)的拱腳磚并未發(fā)生水平X向的位移,該拱腳磚與未塌陷磚環(huán)的拱腳磚接觸緊密,未發(fā)生肉眼可見的跨度改變。盡管拱腳磚受熱應(yīng)力及爐墻自重負(fù)荷作用發(fā)生多處微裂紋,但并未發(fā)生肉眼可見的體積變化。拱腳磚與爐墻結(jié)合部灰縫均勻,灰漿飽滿。由此可以排除爐門拱由于發(fā)生拱腳水平位移而塌陷的可能性。

　　由以上原因分析及現(xiàn)場采集到的證據(jù)證明,該爐門拱塌陷的原因是由于在頻繁的加料操作過程中碰掉楔形磚并以此為打破口發(fā)生多塊磚掉落所致。

　　3　改進(jìn)及預(yù)防措施

　　⑴操作改進(jìn)

　　爐門拱既是加料口又是操作口,在生產(chǎn)操作中較易被碰動、磨損,是爐子的易損部位和薄弱環(huán)節(jié)。因此,在生產(chǎn)操作中要嚴(yán)禁碰撞拱磚。在加廢料時,要將廢料捆成小捆,大捆的料要破開捆分次加入。

　�、圃O(shè)計改進(jìn)

　　該爐門是按加鋁水及鋁錠而設(shè)計,原設(shè)計爐門不易被碰撞,因而尺寸較小�，F(xiàn)在由于企業(yè)內(nèi)部鋁資源緊張,主要吃廢料,應(yīng)適當(dāng)加大爐門尺寸,防止加料碰動。如有條件可設(shè)計為圓形爐,在頂部加料。

　�、沁x用優(yōu)異耐火粘土磚

　　由于該爐兼用來熔煉鋁合金,爐膛溫度達(dá)1500℃左右,所以選用耐火材料時要選用高度度、高耐火度、荷重軟化溫度高的耐火粘土磚。又由于該爐經(jīng)常根據(jù)市場需求調(diào)節(jié)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)需間斷式生產(chǎn),停爐次數(shù)多,要選用耐熱震穩(wěn)定性好的粘土耐火磚。表1列出三種牌號耐火粘土磚理化指標(biāo)(GB4415— 84)對比。

　　據(jù)此可選用牌號為N- 1的優(yōu)異粘土磚。

　�、葒�(yán)格按烘爐升溫曲線烘爐

　　由于是間斷式生產(chǎn),每次投入生產(chǎn)前都要嚴(yán)格按照規(guī)定的升溫曲線烘爐,以便使耐火材料在較小的熱應(yīng)力下達(dá)到正常生產(chǎn)時的爐溫,使耐火材料受熱沖擊的破壞達(dá)到較小限度。

　�、蓢�(yán)把材料采購質(zhì)量和保管質(zhì)量

　　材料采購質(zhì)量是影響爐子使用壽命的靠前也是關(guān)鍵一環(huán),所采購的材料必須滿足設(shè)計要求,所有材料必須帶合格證。磚的存放必須在室內(nèi)存放。實(shí)踐證明,在露天存放一年后,一般耐火制品的抗壓強(qiáng)度均會降低1/3左右。

　�、始訌�(qiáng)施工質(zhì)量監(jiān)督檢查

　　盡管該次爐門拱塌陷不是由于砌筑質(zhì)量所致,但是砌筑施工質(zhì)量的好壞也是影響爐子使用壽命的重要因素。在施工過程中要嚴(yán)格按筑爐規(guī)范施工,要由專人隨班跟進(jìn)檢查砌筑質(zhì)量,不符合要求的砌磚隨時返工處理。爐子的重要部位如爐門、加料口、流口、孔洞、墻角等要由技術(shù)水平高的人員砌筑,確保筑爐質(zhì)量。

　�、烁倪M(jìn)爐門拱的砌筑工藝

　　兩環(huán)拱由環(huán)砌法改為錯砌法,使兩環(huán)拱磚縫互相錯開、互相咬合。錯砌的拱頂比較堅固牢靠、整體性好、耐壓強(qiáng)度高,不致使掉一塊磚就使全環(huán)拱塌陷,因其中每一塊交錯砌筑的磚都被相鄰層的兩塊磚擠住。

　　4　結(jié)語

　�、艩t門拱塌陷的主要原因是加料操作不當(dāng)碰掉拱磚從而使整環(huán)拱塌陷。

　�、仆ㄟ^改進(jìn)設(shè)計、改進(jìn)砌筑工藝、選用優(yōu)異粘土耐火磚、嚴(yán)格烘爐制度、加強(qiáng)施工質(zhì)量監(jiān)督檢查、嚴(yán)把材料采購質(zhì)量及保管質(zhì)量等措施可預(yù)防爐子早期破損。