Отслаивание износостойких огнеупорных литьевых масс части котлов ЦКС во время строительства происходит по следующим причинам:

I. Несовершенство технологии строительства футеровки

(А) Неправильный контроль соотношения "масса/вода" при замешивании литьевой массы

В процессе строительства необходимо строго контролировать пропорцию массы и воды при приготовлении литьевой массы. Избыток воды приводит к высокой пористости затвердевшего материала, значительно снижая его прочность, особенно при низких температурах, когда естественное время схватывания увеличивается. Недостаток воды ухудшает текучесть материала, затрудняет его уплотнение вибрацией, что приводит к образованию пор, раковин и также значительно снижает прочность литьевой массы.

(Б) Неправильный контроль времени замешивания и вибрации литьевой массы

При заливке литьевую массу следует послойно вибрировать вибратором. Слишком короткое время перемешивания приводит к неоднородности материала; чрезмерно длительная вибрация вызывает расслоение материала: мелкие частицы всплывают на поверхность, а заполнитель оседает на дно, что снижает прочность материала и способствует его отслаиванию. Литьевая огнеупорная масса должна быть использована в течение 30 минут после замешивания, предпочтительно заливаться за один раз до заданной толщины и высоты. Работы с литьевой массой следует проводить при температуре окружающей среды ≥5°C. При слишком низкой температуре материал плохо схватывается естественным образом или возникает явление "ложного схватывания". Заливку литьевой массы, как правило, следует выполнять непрерывно; следующий слой должен быть залит до начала схватывания предыдущего. Если перерыв в работах превышает время начала схватывания, необходимо обработать шов согласно требованиям к рабочим швам.

(В) Плохой контроль времени распалубки

Распалубку нельзя производить до затвердевания литьевой массы. Опалубку следует снимать только тогда, когда прочность литьевой массы достаточна для сохранения ее кромок. Несущую опалубку можно снимать при достижении литьевой массой 70% прочности. Для облегчения распалубки все поверхности форм, контактирующие с заливкой, перед работой следует покрыть слоем машинного масла.

(Г) Неправильный контроль времени выдерживания (сушки) литьевой массы

После завершения кладки котла необходим достаточный период естественной сушки для удаления большей части влаги из огнеупорного слоя. Это предотвратит растрескивание и отслаивание огнеупорного слоя во время прогрева из-за невозможности своевременного выхода большого количества влаги.

(Д) Неправильный контроль скорости прогрева и температурного градиента при сушке

II. Субъективное недооценивание важности процесса прогрева (сушки) печи

(А) Футеровка должна обладать определенной естественной прочностью перед прогревом

Прогрев печи предназначен для удаления свободной и химически связанной воды из материала футеровки, которую невозможно удалить естественной сушкой, а также для высокотемпературного отверждения литьевой массы для достижения необходимой прочности. Поэтому перед прогревом материал футеровки должен обладать определенной естественной прочностью (достаточный период выдерживания).

(Б) Принцип прогрева – "Лучше дольше, чем короче; лучше медленнее, чем быстрее"

Прогрев должен проводиться по заранее составленной кривой прогрева. Скорость повышения температуры должна быть равномерной и стабильной, необходимо контролировать время и температуру выдержки, поддерживая колебания температуры не более ±20°C. Это предотвращает слишком быстрый нагрев во время прогрева, когда образующаяся в слое влага не успевает выйти, создавая избыточное давление пара, которое прорывает износостойкий огнеупорный слой, приводя к трещинам.

Кроме того, температурный градиент при прогреве не должен быть слишком большим, чтобы избежать возникновения значительных термических напряжений, вызывающих растрескивание, вспучивание и отслаивание износостойкого огнеупорного слоя.

(В) Недостаточное количество вентиляционных отверстий

Если в наружной стальной обшивке износостойкого огнеупорного слоя (например, в ноге рециркуляции, конусе циклонного сепаратора) предусмотрено слишком мало вентиляционных отверстий, выход пара из огнеупорного слоя во время прогрева затрудняется. Поскольку пару остается только путь внутрь, это приводит к взрывному отслаиванию ("выстреливанию") и отрыву футеровки, что также является важным фактором, которым нельзя пренебрегать.

III. Недостаточно продуманная конструкция огнеупорной износостойкой футеровки

(А) Неоптимальное проектирование компенсационных швов в огнеупорной износостойкой футеровке

Недостаточное количество компенсационных швов в кольцевом или продольном направлении или другие причины приводят к тому, что при нагреве объем износостойкой огнеупорной футеровки котла увеличивается, элементы сдавливают друг друга, вызывая образование трещин.

1. На стыке износостойкой огнеупорной литьевой массы и огнеупорного кирпича во входном газоходе циклонного сепаратора ширину компенсационного шва следует увеличить с учетом факторов заливки с 5 мм до 10 мм, оставляя достаточный зазор для удовлетворения требований расширения. Компенсационный шов следует выполнять зигзагообразным (Z-образным), чтобы избежать прямого сквозного зазора, через который дымовые газы могли бы вымывать теплоизоляцию. Материал для заполнения шва должен иметь слой огнеупорного войлока с пергаментным покрытием с обеих сторон, чтобы предотвратить прямое проникновение цементного раствора в заполнитель, его затвердевание и занятие пространства, предназначенного для расширения. Расстояние между кольцевыми компенсационными швами следует уменьшить с 1500 мм до 1000 мм.

2. На больших площадях, таких как выходной газоход сепаратора и конус сепаратора, заливку следует выполнять небольшими участками (1.5м x 1.5м) вместо больших (2.5м x 2.5м) за один проход, одновременно устраивая компенсационные швы шириной ≤3 мм. Материал для заполнения швов должен быть жесткой фанерой, устойчивой к деформации при вибрации. После запуска котла фанера сгорит при высокой температуре, а образовавшееся пространство станет компенсационным швом.

3. В корпусе циклонного сепаратора по высоте следует устанавливать опорные плиты для кирпичной футеровки, чтобы обеспечить послойную разгрузку кирпичной кладки. На основании расчета фактического веса огнеупорного кирпича в корпусе, одной опорной плиты недостаточно для разгрузки; в зависимости от реальных условий на месте следует устанавливать две плиты.

4. В вертикальном трубопроводе рециркулятора количество опорных плит для износостойкой огнеупорной литьевой массы следует увеличить с 3 до 4 слоев, уменьшив расстояние между ними до 2,5 м, чтобы обеспечить послойную разгрузку литьевой массы.

(Б) Требуется улучшение формы анкеров ("якорей") и прочности их "ножек"

1. Требуется улучшить конструкцию Y-образных анкеров внутри котла. Для повышения плотности сцепления оптимальный угол между ножками анкера должен составлять 60°–80°, при этом на конце каждой ножки должен быть загнут горизонтальный участок длиной 10 мм. Это увеличивает силу сцепления анкера с литьевой массой.

2. Все анкеры внутри котла привариваются к металлическим элементам (решетка воздухораспределителя, трубы шлакоудаления, воздуховоды и т.д.). Коэффициент теплового расширения анкеров значительно превышает коэффициент расширения огнеупорных материалов. Если анкеры не обработать битумной грунтовкой и они будут находиться в непосредственном контакте с огнеупорной литьевой массой, на границе раздела металла и огнеупора неизбежно образуется сетка микротрещин, что в конечном итоге приведет к растрескиванию и отслаиванию огнеупора. Поверхность металла, контактирующую с огнеупорным материалом, необходимо очистить от масла и пыли и равномерно покрыть слоем битума толщиной не менее 0,5 мм. Необходимо обеспечить правильную консистенцию битума и толщину нанесения. Категорически запрещается использовать битумный лак вместо битумной грунтовки для покрытия анкеров.

IV. Проблемы с качеством износостойкой огнеупорной литьевой массы

Несоответствующее качество или ненадлежащее хранение износостойких огнеупорных материалов также может привести к их отслаиванию. Совместимость и адгезия заполнителя и матрицы (связующего) в износостойком материале критически важны для его износостойкости: несоответствие заполнителя и матрицы приводит к появлению трещин в отливке; плохая адгезия приводит к тому, что при эрозии сначала вымывается матрица, а затем изолированный заполнитель выкрашивается. Обеспечение качества заполнителя и матрицы, выбор подходящего связующего и добавок крайне важны.

Разные производители материалов используют различные рецептуры, но для потребителя главное – обеспечить соответствие всех эксплуатационных характеристик износостойкого огнеупорного материала, гарантировать его качество и соответствие требованиям рабочих условий и теплового расширения для всех участков котла.

Литьевая огнеупорная масса играет важную роль в работе печей. Если вы хотите узнать, какая литьевая огнеупорная масса наиболее подходит для вашего производства, свяжитесь с нами – мы с радостью предоставим вам профессиональные рекомендации.