De nombreux facteurs affectent la durée de vie des revêtements réfractaires dans les fours rotatifs, et il ne s'agit pas uniquement de problèmes liés aux produits réfractaires. Ils comprennent les contraintes thermiques, les contraintes chimiques, les contraintes mécaniques générées par les opérations de production de ciment, la qualité des matières premières calcinées, la conception et la sélection des matériaux réfractaires, la qualité des matériaux réfractaires, le stockage, la construction, la maçonnerie et d'autres facteurs.
L'impact des contraintes mécaniques sur la durée de vie desbriques réfractairesdans les fours
La contrainte mécanique est la force interne qui interagit entre les différentes parties d'un objet lorsqu'il est déformé en raison de facteurs externes, afin de résister à l'action de ces facteurs externes et d'essayer de restaurer l'objet de la position déformée à la position avant déformation. Lorsque la contrainte mécanique exercée sur les briques réfractaires dans le four dépasse sa propre résistance, les briques seront partiellement ou complètement endommagées sous l'action de la contrainte.
Les principaux facteurs à l’origine de contraintes mécaniques sont les deux raisons suivantes :
(1) Déformation elliptique. En raison des facteurs combinés des briques de revêtement, des matériaux du four et du poids du cylindre lui-même, le cylindre du four est déformé. Sous l'action de la gravité et de la charge thermique, la section circulaire-du cylindre devient elliptique. Lorsque le four fonctionne, l'ellipse provoque une contrainte mécanique sur les briques réfractaires, et plus l'ellipse est grande, plus la contrainte mécanique est importante. La contrainte de cisaillement générée par le changement d'ellipse agit sur la direction tangente de chaque anneau de briques, provoquant le décollement des briques en forme d'anneau. Dans des circonstances normales, l’épaisseur du pelage est uniforme et dure. (2) L'axe du four à ciment rotatif est décalé. Le four rotatif est soutenu par une courroie, une roue de support et un rouleau. Son axe doit être la ligne reliant les points centraux des cercles de section transversale du four-et sur une ligne droite. Cependant, une fois la coque du four installée et une partie de la coque coupée et remplacée, ou après que le four a fonctionné pendant un certain temps et que le système thermique du four est instable, l'axe du four sera décalé sous l'action de la charge thermique et de la charge. Après cela, après une longue période de fonctionnement, la courroie et le rouleau s'useront, le rouleau s'écartera vers l'extérieur et vers l'intérieur et les conditions de charge de chaque point d'appui changeront. En particulier, lorsque la charge du point d'appui est trop importante, il est facile de faire griller le roulement à rouleaux, de décoller anormalement ou de fissurer la surface de la courroie et du rouleau, ce qui aggravera encore le décalage d'axe du corps du four ; en conséquence, les briques réfractaires seront écrasées et déformées, provoquant des dommages ou une chute. La forme des briques réfractaires endommagées varie en profondeur.
L'impact du stress thermique sur la durée de vie des briques réfractaires dans le four
La contrainte thermique fait référence à la contrainte générée lorsque l'objet ne peut pas se dilater et se contracter complètement librement en raison de contraintes externes et de contraintes mutuelles entre les pièces internes lorsque la température change. La dilatation thermique à haute -température peut facilement provoquer une dilatation axiale et des contraintes de compression dans les briques réfractaires, ce qui est l'une des raisons importantes de l'effritement et de la rupture des briques réfractaires dans le four. En prenant comme exemple les briques de magnésie-chrome ou spinelle, le taux d'expansion à 1 400 degrés peut être calculé à 1,6 %. L'expansion d'une brique réfractaire d'une longueur de 198 mm peut atteindre 3,17 mm. Une expansion aussi importante, si l'espace annulaire n'est pas correctement laissé, entraînera l'étirement, la chute ou l'éclatement des briques réfractaires, raccourcissant considérablement la durée de vie des briques réfractaires.
L'impact de l'opération de production en four rotatif sur la durée de vie des matériaux réfractaires
Le mécanisme d’impact des opérations de production sur la durée de vie des briques réfractaires est complexe et comporte de nombreux facteurs. Il est principalement analysé sous les deux aspects suivants.
(1) Dommages aux briques causés par une température de calcination trop élevée. La température de la flamme dans le nouveau four de précalcination sec peut atteindre plus de 1 700 degrés. De plus, les températures de fonctionnement de la zone de transition, de la zone de cuisson, de la zone de refroidissement, de la hotte du four, de la gorge de refroidissement, de la zone à haute température - et de l'extérieur de la buse sont nettement supérieures à celles des fours conventionnels. Même avec des matériaux réfractaires de haute-qualité, la durée de vie du revêtement des zones de transition, de cuisson et de refroidissement des grands fours rotatifs est généralement de 0,5 à 1 an, certains n'enregistrant que 3 à 5 mois. L’embouchure du four et les revêtements des buses ont généralement une durée de vie de seulement 0,5 à 1 an, voire moins. La hotte du four et les garnitures de gorge plus froides ont une durée de vie d'environ 2 ans. Pendant la phase de production pilote, les fours rotatifs fonctionnent généralement à seulement 70 à 75 % ou même moins, avec de rares cas atteignant 85 à 90 %. Si cela est associé à un mauvais fonctionnement du préchauffeur et du précalcinateur, le taux de décomposition du matériau entrant peut être très instable, conduisant à de fréquents changements de position des différentes zones de traitement dans le four. Cela peut conduire à un fonctionnement instable du four et à une détérioration accélérée du revêtement. Par exemple, des températures de cuisson trop élevées peuvent endommager les briques réfractaires du four, comme le montre la zone encerclée de la figure 5. (2) Dommages aux briques causés par une vitesse élevée du four. La vitesse de rotation du nouveau four de pré-décomposition à sec est souvent de 3 à 3,7 r/min, voire jusqu'à 4 r/min ou plus, et la vitesse linéaire de la coque du four rotatif atteint plus de 1 m/s. Dans le nouveau four sec à vitesse de rotation élevée, grand diamètre et température élevée, l'effet destructeur combiné des contraintes thermiques, des contraintes mécaniques et de l'érosion chimique sur le revêtement du four est bien supérieur à celui des fours traditionnels. Cela nécessite que le revêtement du nouveau four sec ait une résistance et une stabilité suffisantes, que ce soit dans des conditions froides ou chaudes.
