炉墙耐火砖与炉壳之间产生大缝隙的原因（上）

在金属熔融炉检修过程中，发现炉墙耐火砖衬与炉壳之间有一道大的间隙分离现象，耐火砖衬与炉壳间由最初的紧密接触逐步发展为两者之间产生了缝隙，不仅影响了炉墙水冷却对耐火砖体的保护效果，在炉况变化时，这些间隙往往成为熔体渗漏的通道，给熔融炉的安全运行带来了极大的隐患。但受到多种因素的制约，对这种“衬壳相离现象”的产生原因一直难以形成明确的结论。

1、耐火砖衬与炉壳分离现象的描述及分析

结合检修发现可以对熔融炉“衬壳相离现象”做出如下的概括描述: (1) 间隙主要在耐火砖衬和炉壳之间由于局部壳体变形有间隙，但间隙较小，范围也较小(2) 在炉墙的同一砖层平面上，在每个放出口所对应的长度段内，间隙的大小基本相等，并且这些间隙普遍大于墙角处的间隙(3) 在炉墙高度方向上，间隙大小与炉衬和炉底反拱拱脚砖面距离(炉墙高度)之间呈正比关系，即炉墙越高间隙越大(4) 产生间隙的区域，既有熔池液面以下的部位，也有处于熔池液面以上的部位。 与熔融炉相配套的还原电炉、二次燃烧室等炉窑的炉墙均有明显的“衬壳分离现象”，在其他炉窑的直墙上也有局部的“衬壳分离现象”。可见这种“衬壳分离现象”虽然与炉窑的结构和 使用检修条件紧密相关，但从根本来讲还是由炉墙的直形结构和耐火砖的高温热膨胀性能所决定。

2、耐火砖体热膨胀的温度差异是导致分离现象的主要原因

我们以熔融炉沉淀池熔池下侧墙为例 (所用砖的尺寸为250mm ×105mm ×75mm) ,根据日常的温度测量结果来初步推断出炉墙砖衬的使用温度及温度分布情况，并以此作为进一步分析计算的基础。

通过熔融炉炉墙上设置的插入砖体深度约300mm 的热电偶 (熔池上) ，测得砖体温度约为200 ℃; 从炉外测得砖体外表面的温度一般在200 ℃以下；炉内金属液体温度一般为1400 ℃,渣温一般为1300 ℃,烟气出口温度1080 ℃以上。考虑砖面粘结等因素，我们据此设定每一块砖的工作面温度为1100 ℃,外表面温度为200 ℃。由于熔融炉在正常生产时的温度波动较平稳，可以将炉墙砖衬的热传导视为稳定态传热过程，炉墙砖衬的温度梯度沿砖的长度方向为线性分布，距墙砖工作面 Ymm 处的温度:

T = 1100 - Y×(1100 - 200)/ 250 = 1100 - 2Y

2.1砖体不同温度段 (长度段) 宽度和厚度方向的膨胀量计算

能够导致“衬壳分离现象”的砖体膨胀作用主要发生在砖的宽度和厚度方向上，因此，我们主要来计算每块砖在250mm长度的不同温度段、宽度和厚度方向的线膨胀量，计算公式为:宽度方向的线膨胀量= 105×热膨胀率/100 ,厚度方向的线膨胀量= 75 ×热膨胀率/ 100 ,其中的热膨胀率参照上表1，计算的结果见。