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工业炉耐火材料炉衬砌体的膨胀结构留设原则

构成工业炉炉衬的耐火材料衬体,在高温条件作用下,一般都会不同程序地产生膨胀。同时衬体内部由于温度变化和温度梯度的存在耐产生热应力,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最大膨胀量的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,必须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,膨胀缝尺寸的确定必须经过严格的计算,包括做必要的材料高温膨胀性能试验检测。

  介绍几种代表性耐火材料的膨胀缝和不同温度条件下每米耐火砖砌体膨胀缝尺寸经验值:


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