锚固砖吊挂炉顶出现断裂的原因

工业炉窑的节能问题一直是冶金企业的主要课题之一，为了降低炉体散热，炉顶、炉墙大都采用轻重复合结构，即下部接触火焰的工作衬用重质浇注料，上面再覆盖一层轻质浇注料，但轻重复合结构在炉顶的使用中却存在着严重的吊挂砖从界面处断裂，从而造成重质料整体坍塌的事故隐患。针对此类事故产生的原因从三个方面进行分析。

板坯加热炉的复合吊挂炉顶设计结构为200mm 的高温加热炉浇注料 ,容重2. 48t/m³，上部覆盖150mm 厚的轻质浇注料，容重为1.3t/m³，吊挂砖截面为115mm ×115mm，吊挂砖的中心距为320mm。吊挂砖断裂是受拉应力和剪应力共同作用的结果。剪应力为主应力造成的断裂，断口一般为45°角断裂，拉应力为主应力断裂时，断口一般呈0°角断裂，从锚固砖断口情况看，断口较平直，另外，炉顶膨胀缝较为完好，炉顶无明显位移，故我们认为主要是拉应力作用的结果。吊挂砖断面上所受的拉应力是从下往上分段递增的。而且在重质料内的一段吊挂砖所受拉应力的增长速度最快，并在界面处达到最大，之后，在轻质层内的增速度减缓，吊挂砖界面处承受着约 85～90 %的炉顶应力。

1、复合吊挂炉顶的温度分布特征分析

复合吊挂炉顶的温度经测量，炉顶上表面温度为 120 ℃，炉顶内表面温度按1350 ℃计算，界面处的温度按传热学公式计算出的约为 1150 ℃，温度在重质料层内总降低约15 % ，即炉顶隔热作用主要靠的是上部的轻质浇注料，而在界面处的温度依然很高。

2、吊挂砖的强度特征分析

吊挂砖的生产主要从两点考虑 :一是耐火度，二是抗拉强度。吊挂砖的材质属于硅酸铝质耐火材料。耐火度均能满足要求。吊挂砖从使用角度看，由于整个炉顶的重量都是在吊挂砖上部连接处上，故主要应考虑其抗拉强度。只要有足够的常温抗拉强度，就不会断裂。吊挂砖的强度主要来自于耐火材料内物料粒子之间的陶瓷结合，这种陶瓷结合程度越高，则其强度越高，陶瓷结合主要是液相烧结的结果，即高温下耐火材料中形成液相促进颗粒间的粘结及物质迁移，形成的液相越多，烧结程度越好，冷态时表现出的强度也就越高。从前面分析可知，吊挂砖界面处的温度可达1150 ℃左右，此温度下的吊挂砖中很可能会产生一定的液相 表现出较低的抗拉强度，而此处的吊挂砖却承受着大部分的炉顶重量，因此很容易发生抗拉强度不够，而造成断裂。正因为如此，炉顶吊挂砖断裂要么从绞接处断裂，要么从双层复合的界面处断裂，前者是由于吊挂砖冷态强度，后者则是由于高温抗拉强度不够。当吊挂砖断裂数量达到一定程度时，就会造成炉顶的局部坍塌或整体坍塌。