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发表人：yinghuai |
发表时间：2011/1/8 10:32:00 |
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隧道窑是现代化的连续式烧成的热工设备，广泛用于陶瓷产品的焙烧生产，在磨料等冶金行业中也有应用。
隧道窑始于1765年，当时只能烧陶瓷的釉上彩，到了1810年，有可以用来烧砖或陶器的，但是，都不够理想。从1906年起，才用来烧瓷胎。最初著名的隧道窑，是福基伦式，到了1910年以后，就渐渐有了许多改进的方式，其中苏联列宁格勒地方设计的最新式隧道窑，较为先进。
隧道窑一般是一条长的直线形隧道，其两侧及顶部有固定的墙壁及拱顶，底部铺设的轨道上运行着窑车。燃烧设备设在隧道窑的中部两侧，构成了固定的高温带--烧成带，燃烧产生的高温烟气在隧道窑前端烟囱或引风机的作用下，沿着隧道向窑头方向流动，同时逐步地预热进入窑内的制品，这一段构成了隧道窑的预热带。在隧道窑的窑尾鼓入冷风，冷却隧道窑内后一段的制品，鼓入的冷风流经制品而被加热后，再抽出送入干燥器作为干燥生坯的热源，这一段便构成了隧道窑的冷却带。
在台车上放置装入陶瓷制品的匣钵，连续地由预热带的入口慢慢地推入（常用机械推入），而载有烧成品的台车，就由冷却带的出口渐次被推出来（约1小时左右，推出一车）。
隧道窑与间歇式的旧式倒焰窑相比较，具有一系列的优点。
1、生产连续化，周期短，产量大，质量高。
2、利用逆流原理工作，因此热利用率高，燃料经济，因为热量的保持和余热的利用都很良好，所以燃料很节省，较倒焰窑可以节省燃料50-60%左右。
3、烧成时间减短，比较普通大窑由装窑到出空需要3-5天，而隧道窑约有20小时左右就可以完成。
4、节省劳力。不但烧火时操作简便，而且装窑和出窑的操作都在窑外进行，也很便利，改善了操作人员的劳动条件，减轻了劳动强度。
5、提高质量。预热带、烧成带、冷却带三部分的温度，常常保持一定的范围，容易掌握其烧成规律，因此质量也较好，破损率也少。
6、窑和窑具都耐久。因为窑内不受急冷急热的影响，所以窑体使用寿命长，一般5-7年才修理一次。
但是，隧道窑建造所需材料和设备较多，因此一次投资较大。因是连续烧成窑，所以烧成制度不宜随意变动，一般只适用大批量的生产和对烧成制度要求基本相同的制品，灵活性较差。
耐火材料用隧道窑按使用温度可分为三类：
1）低温隧道窑－烧成温度约1000℃，主要用于焙烧滑板砖和其它一些有特殊工艺要求的制品。
2）中温隧道窑：烧成温度1300℃～1650℃，主要用于烧成普通碱性砖、粘土砖、高铝砖、滑板砖、水口砖、硅砖等制品。
3）高温隧道窑：烧成温度大于1700℃，一般介于1800℃～1900℃，主要用于烧成中档镁砖、高纯镁砖、直接结合镁铬砖、镁铝质及刚玉质等制品。
也有人按照烧成制品名称进行分类，这是因为不同的制品，烧成工艺不一样，窑的长短、高矮也不一样。比如，硅砖隧道窑一般长150m～180m，车台面至窑顶的高度为1.6m～1.9m；碱性砖隧道窑一般长80m～100m，车台面至窑顶的高度～1m等。
镁钙质耐火材料
镁钙质耐火材料是一种碱性耐火材料，从上世纪60年代初被用做炼钢转炉的炉衬材料，为我国转炉炼钢工业的发展做出了贡献。到上世纪80年代末，由于镁碳砖的推广应用，使镁钙质耐火材料的用量急剧减少，几乎被淘汰，只有极少数厂家使用。进入本世纪以来，随着我国不锈钢和洁净钢生产的快速发展，各种镁钙质耐火材料以其特有的使用性能、较低的价格和在环保方面的优势重新受到重视。目前，已被大量地应用到不锈钢和洁净钢等高级钢种的精炼设备上，并且以较快的速度发展。生产厂家不断增多，产品品种和产量不断增加，产品质量不断提高，应用领域不断扩大，使用效果越来越好。
镁钙质耐火材料的生产和使用
目前，我国生产和使用的镁钙质耐火材料包括各种烧成镁钙砖、不烧镁钙（碳）砖和镁钙质中间包涂料及干式捣打料等。
1 烧成镁钙砖的生产和使用
目前，我国正式生产烧成镁钙砖的主要企业有3家，分别位于辽宁省、山西省和浙江省。另外，河南省某企业新建的烧成镁钙砖生产线在试生产中。各厂家的生产工艺除了所使用的原料有区别外，其它方面基本相同，基本上是沿用了以前烧成油浸镁白云石砖的生产工艺。以石蜡做结合剂，采用热态混料，热态成型，在隧道窑内烧成，烧成制度也没有大的变化。只是在对烧成后砖的处理方法上有所不同。原烧成油浸镁白云石砖的生产工艺是，将烧成后的砖在抽真空条件下进行沥青浸渍，目的是降低砖的气孔率，以提高砖的强度和抗渣性能。现在的生产工艺是，将烧成后的镁钙砖在常压下进行浸蜡处理，目的是将镁钙砖密封，使其与外界水分隔绝，防止其水化。
在生产设备方面，现在多数生产厂家采用加热式混合机混料，混料前不再单独对颗粒料进行加热，而是在混料过程中，边混合边加热，简化了生产工艺。
在原料方面，辽宁省某厂用的是高温竖窑煅烧的合成镁钙砂，而山西、浙江和河南的生产厂家采用的是高温隧道窑煅烧的合成镁钙砂。
某厂生产的烧成镁钙砖的理化指标见表1。
表1 烧成镁钙砖理化指标
表2 不烧镁钙（碳）砖理化指标
表3 镁钙质中间包涂料理化指标
我国镁钙质耐火材料今后的发展
1 发展高CaO含量的镁钙质耐火材料
我国的天然白云云石资源比菱镁石资源更加丰富，而菱镁石除了用于生产镁钙耐火材料外，更多的是用于生产纯镁质，镁碳质，镁铝质等多种重要的镁质耐火材料。因此，今后在满足炼钢生产要求的前提下，应尽可能多地利用天然白云石，发展高CaO含量的镁钙质耐火材料，尤其是发展纯白云石耐火材料，以节省储量相对较少的菱镁石，使其更多地用于生产其它镁质耐火材料或其他用途。
另一方面，高 CaO含量的镁钙质耐火材料对钢水的净化效果优于CaO含量低的镁钙耐火材料。因此，从净化钢水的角度考虑，也应该多利用天然白云石，开发高CaO含量（CaO大于50% ）的镁钙耐火材料，用于各种精炼设备。
2 开发高档镁钙质耐火材料
目前，我国生产的镁钙耐火材料还不能完全满足炼钢工业的需要。如AOD炉的风口及附近区域，由于国产镁钙砖的使用效果相对较差，有些钢厂在这些部位仍使用镁铬砖或国外进口的镁钙砖。因此，应尽快开发适用于AOD炉风口区等关键部位的高档镁钙砖。主要途径是采用高纯度、高密度的电熔原料；在砖料中添加适量的ZrO2；选择砖料合理的粒度分布，控制砖的气孔率等。以提高镁钙砖的耐高温腐蚀性，耐机械磨损性和热震稳定性等高温性能。另外，还要根据不同的使用条件，开发不同使用性能的镁钙砖，使之形成系列化。
3 开发精炼钢包用干式镁钙捣打料
镁钙材料具有净化钢水的功能，特别适用于各种精炼钢包（炉）。因此，为了满足洁净钢冶炼的需要，应开发精炼钢包（炉）用干式镁钙捣打料和相应的施工及烘烤技术。一旦开发成功，将是一种非常受欢迎的镁钙耐火材料。
4 开发镁钙浇注料
由于含CaO的耐火材料易水化，使它的生产和使用受到很大的限制，特别是高CaO含量的耐火材料。因此，国内外都在对含CaO耐火原料的防水化技术进行研究。主要方法是采用碳化法和磷酸浸渍法对含CaO耐火原料的颗粒表面进行处理，或者在颗粒表面涂抹无水有机材料，形成防水化保护层，使CaO与外界隔绝达到防止水化的目的。或者在配料时加入某些添加物（TiO2、ZrO2等），在烧结过程中添加物与CaO反应生成抗水化的高温化合物。这些研究工作都取得了一定的成果，但仍处于试验室试验阶段，很难应用到工业生产中。因此，要继续深入开展镁钙耐火原料的防水化技术的科技攻关，该项技术一旦突破，在工业生产中得到应用，就能够开发镁钙质浇注料，用于各种精炼钢包和中间包等。
5 开发水泥窑用镁钙耐火材料
目前，国外许多国家已在水泥回转窑烧成带和过渡带等区段广泛使用镁钙砖，取代镁铬砖，避免了因使用镁铬砖对环境造成污染。其中美国水泥回转窑烧成带各种镁钙砖使用率已达到86%，我国只有少数厂家在水泥回转窑上使用进口的镁钙砖。因此，必须根据我国的国情，借鉴国外的经验，利用我国丰富的天然白云石资源，开发水泥回转窑用镁钙砖。“八五”期间，我国曾做过这方面的工作。当时，建材研究院耐火所与天津某耐火材料厂合作，以山东镁矿生产的合成镁钙砂为原料，研制的CaO含量为30.21%的烧成镁钙砖，在辽宁某水泥厂Φ3.7m×53m水泥回转窑烧成带试用，取得了良好的使用效果，使用寿命达到了“八五”攻关的要求。今后，要在以前工作的基础上，继续进行水泥回转窑用镁钙砖的开发。通过在镁钙材料中引入ZrO2等成分，开发出耐侵蚀性、挂窑皮性和热震稳定性均优良的镁钙砖，以满足我国水泥回转窑生产的需要，并尽早实现我国水泥窑用耐火材料无铬化。
结语
随着我国不锈钢和洁净钢生产的快速发展，我国的镁钙耐火材料又进入了新的发展阶段。新建生产线不断增加，已有的生产厂家不断扩大生产规模，增加新品种，有的则与国外公司合作，共同打造镁钙耐火材料精品。如太钢耐火材料公司与国外某公司合作生产高品质的镁钙耐火材料，目前已在我国南方某地建成了采用一步超高温煅烧技术生产镁钙砂的生产线。这将使镁钙砂的生产成本大幅度下降。可以预测，镁钙耐火材料将成为我国主要的优质碱性耐火材料品种，不仅能够满足我国不锈钢和洁净钢生产及其他行业的需要，而且还可以出口。
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