窑炉耐火材料施工中膨胀缝的填充材料及设计

发布时间：2020/12/19 17:09:14

热胀冷缩是自然现象，高温窑炉施工中耐火材料一般都留有膨胀缝的，包括耐火砖、耐火浇注料、保温材料等。

耐火浇注料的收缩和膨胀窑炉施工中耐火浇注料在01次加热过程中，在50℃～200℃时脱水和900℃～1000℃烧结时会出现两次体积收缩。在其他温度范围内，加热将使浇注料膨胀。经过01次加热后，浇注料一般不再收缩。为防止体积变化产生的应力对浇注料造成破坏，衬料需划成对角线尺寸不大于1.5m的小区，分区浇注并在每个浇注区的分界线处留出膨胀和收缩的缝隙。 

膨胀缝的影响范围窑炉施工中缝隙的大小应保证各个小区内的浇注料自由膨胀，位置合适的膨胀缝同时也可以成为控制缝。在高温区段（＞600℃）应根据膨胀缝的间距，将膨胀缝的宽度控制在３～４mm。膨胀缝和控制缝设置在距离凸角200mm上下的平面上，而不呢馆设置在凸角和尖锥中。膨胀缝和控制缝两侧的浇注料开裂趋势较大，可适当加大扒钉密度。    

膨胀缝的宽度控制窑炉施工中膨胀缝的宽度与工作温度和控制的线长度有关。温度较高，控制的长度较长，膨胀缝可适当加宽。在温度相对低的区域（<400℃），设备外壳可直接使用浇注料，不许隔热保温层。在这样的条件下，每隔1.5m插入2mm厚的纸板或塑料膜，就可满足膨胀空间的要求。 

膨胀缝位置的优选窑炉施工中在确定膨胀位置时，应一并考虑振捣工艺的合理安排，缝隙一侧浇注料的振捣不应影响已浇注振捣完毕并开始初步硬化的浇注料。膨胀缝的位置避开受力部位，炉体骨架和内衬的孔洞。在具有复杂形状的区域，如边角，凸起等，应设置与其表面相适应的膨胀缝于凸起角和曲率半径小的曲面处，当两个浇注面相交成凹角时，应在凹角处设有膨胀缝。衬料图应显示出主要部位的膨胀缝的位置和尺寸，若浇注料的工作温度超过1200℃，就要设置宽度超过3mm的膨胀缝，并在其中塞入纤维毡。  

控制缝的设置窑炉施工中浇注料由于收缩会造成开裂，都需要在凸角部位约200mm处设置控制缝，这样就可以让收缩开裂缝发生在预定的，比较安全的部位。控制缝的设置，可在预定的缝隙部位塞入纸、石蜡或薄木板等，在高温条件下可燃或流失的材料进行浇注，这些可燃物灼烧或流失后，就留下控制缝。窑炉施工中控制缝需设置在相邻的扒钉中间，距两侧的扒钉大致相等。在连续曲面，圆锥表面和管子上设置，应在不能控制收缩风险的平面及曲面上设置。应避免在不能设膨胀缝的区域设置，如在小浇注面和凸角处设置膨胀缝。

工业炉耐火材料炉衬砌体的膨胀缝留设

构成工业炉炉衬的耐火材料衬体，在高温条件作用下，一般都会不同程度地产生膨胀。同时衬体内部由于温度变化和温度梯度的存在而产生热应力，导致衬体发生龟裂和剥落等现象。为了减少和消除这种膨胀和温度应力，通常在衬体内设置一定的膨胀余量构成膨胀结构，即习惯所称的膨胀缝及其周围结构，来释放衬体在热膨胀受抑制时产生的应力。

(1)膨胀缝的留设思想

膨胀缝的留设方法有多种.但基本的思想是：根据实际村体用耐火材料的热膨胀性能，同时充分考虑到膨胀缝的留设不会导致衬体结构强度的降低。

在通常情况下，膨胀缝的留设尺寸是以衬件主要高温侧材料的实际热膨胀率和工业炉的设计温度为基础进行计算得出的。但即使是实测的耐火材料热膨胀率，由于实验条件和实际应用环境存在着有无荷载等方面的差异，以及砖缝耐火泥浆的作用，因此，实际膨胀缝留设的尺寸通常是按衬体材料大膨胀量的60%左右取值的。

(2)膨胀缝的主要形式

在一般工业炉衬体结构中，设计的膨胀缝有直线形、折线形，交错形和斜切形等，但无论何种形式，膨胀缝留设的基础应按照上述1的要求。另外，在具体设计时，应防止由于膨胀缝的存在，导致炉内高温气体直冲炉体钢结构或保温材料。下面介绍几种代表性耐火材料膨胀缝的留设方式。

耐火砖砌体：在耐火砖砌体结构中，膨胀缝的留设要有直线形、折线形和端部集中留设等形式 。一般来讲.对于相对移动量小、炉膛温度和炉压不高的耐火砖墙体.多采用直线形膨胀缝。否则，宜用折线形膨胀缝。对于一些结构尺寸和炉膛跨度较小，总计算膨胀量不大的耐火砖墙体，也可采用端部集中留设膨胀缝的结构。

浇注料衬体：在浇注料衬体内留设膨胀缝，需充分考虑到浇注料在烘烤和使用整个过程中衬体体积的变化。对于施工体积小、膨胀总量小的衬体可不设膨胀缝。

在浇注料衬体中留设的膨胀缝主要有直线形或波浪形和折线形两种。

在直线形膨胀缝结构中，为了防止炉内高温气体直接冲击工作炉村背部的保温材料或钢结构，一般在膨胀缝长度的低温端加一块耐火砖，俗称“盖砖”。

浇注料衬体膨胀缝的留设一般采用两种方法：一种是直接留设，即在浇注料施工前，把具有一定强度的膨胀缝材料留设在浇注模板内的固定部位。如折线形(或波浪形);另一种方法是在浇注料砌体施工完成后，根据设计尺寸，在衬体上机械切割成缝，然后填入膨胀充填材料，这种方法多用于直线形膨胀缝。

可塑(捣打)料衬体：可塑(捣打)料衬体的膨胀缝结构和留设方法同浇注料衬体结构。有时，也有在可塑料衬体施工完成后，用扁凿进行人工凿缝形成结构缝。　　

(3)膨胀缝留设的基本尺寸

膨胀缝基本尺寸的确定是非常困难的，但同时它又是工业炉衬中非常关键的尺寸。如前文所述，不同的材料、不同的环境温度要求设计不同的膨胀余量。膨胀余量设计不当，还会造成结构破损、气体或物料外漏、环境劣化，甚至导致事故的发生。因此，膨胀缝尺寸的确定需经过严格的计算，包括做需要的材料高温膨胀性能试验检测。

1窑墙伸缩缝

说起窑炉，窑墙砌筑需提到。在砌筑过程中，每隔一定间隔留有约25mm的间隙。这是因为窑炉是一种热工设备。正常运行时，窑内温度可能达到1000℃左右，因此窑壁不可避免地会因受热而膨胀。留下这个间隙可以减轻窑壁各部分的负担。膨胀和收缩过程中尺寸的变化。但由于窑体本身的保温要求，窑壁上的伸缩缝一般不能采用三层错缝的形式缝制。从内到外，错列尺寸约为耐火砖尺寸的一半。01段和第二段需要填充耐火纤维或毡。第三部分（即炉子的外部空隙）可以用石棉填充。填筑时，应保证填筑层的密实度适当，不得过密，否则会减少留伸缩缝的影响。

2窑基础与窑轨基础伸缩缝

目前，我国常用的窑炉一般不短于100米，且有较长的窑道。地基通常由砾石混凝土和钢筋混凝土梁组成。这样一个长基础有其自身的热膨胀和收缩问题。因此，在基础施工中还需要保持伸缩缝。但是，由于基准温度的影响，波动范围通常较小。每年冬天到夏天，温差只有几十度。因此，不需像窑墙那样每隔几米留一个伸缩缝。一般情况下，每25～30m留一段宽度为5-7mm的膨胀节，在窑的烧成区，窑基伸缩节的距离可调整为20~25m，只留下一个。在窑基础施工中，应在膨胀节处放置泡沫塑料等材料。混凝土浇筑完毕后，填料需清理干净。在今后的施工中，还应保证地基伸缩缝干净、无杂物。

三。轨道接头间隙

目前，窑道通常使用6米或9米长的铁轨。用压板和螺栓将导轨固定在导轨预埋件上。由于履带还具有热膨胀和收缩的作用，且窑车在履带上单向运行，且金属具有固有的延展性，所以履带接头处需要有8～12mm的间隙。由于窑外温度变化不大，下限可以取消。虽然窑内有窑车砂封，但窑车底部温度也高于窑外温度，因此接头间隙可以取上限。

4砂封槽板间隙

窑体砂板的密封方式有烧结砖砌体、角钢或钢筋混凝土板等。在安装过程中，应该有间隙。一般留出10-25毫米的空隙，并用耐火纤维填充。

5窑顶耐火材料挂板与窑壁的间隙

目前，窑炉平屋面一般采用耐火材料屋面或耐火纤维屋面。窑炉的耐火材料挂板通常用耐火纤维堵塞。窑壁两侧的耐火材料挂板靠近窑壁。正常情况下，窑壁与窑壁的间隙约为50mm。它们需要填充高温耐火纤维。它们的作用是保证窑顶的密封。当吊板受热向窑壁膨胀时，不会使窑壁开裂。耐火纤维天花板不需要伸缩缝，因为它们可以抵抗快速的热和冷。但是，如果钢板平放在耐火纤维天花板上，每10米窑长应有10-25毫米的接缝。

6窑墙加固柱与窑壁的间隙

炉墙外加筋柱是在锅炉点火运行后，将炉墙热膨胀控制在一定范围内的有效措施。但在安装过程中，固定螺钉不宜过紧，应留有一定间隙，以便给窑体的热膨胀留出一定的空间。

7窑管伸缩节

目前，窑体金属管和主管的长度一般都在几十米左右。金属管道内的气体温度高达数百度，低至数十度。一定有热膨胀和收缩的问题。在设计和施工过程中，我们还需要每隔10m设置一个伸缩缝，伸缩缝的间隙一般在100mm左右。用石棉布包好后，用金属带固定在伸缩节两端的管子上。

综上所述，窑内使用的各种材料不可避免地存在热膨胀和收缩的问题，而且由于窑是热设备，内外温差大，热膨胀收缩的影响较大。很明显。

厂家未按时发货，影响施工进度怎么办？在选购耐火材料生产厂家时，广大客户都知道，一旦出现没有及时收到货物，就会影响或延误工期，不能按时投产，因此会造成经济损失，所以，一定要提前订购，确定产品的生产周期和到现场的时间，以免造成比不需要的经济损失。