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1、本文介绍了水泥熟料生产方式及耐火砖的使用情况，针对以前窑内使用的VDZB型标准系列砖和ISO3砖进行了分析，介绍了C系列耐火砖的性能及应用情况。实践表明，C系列耐火砖更适应目前国内大直径窑，既可避免砌筑施工中的问题，又可以提高窑衬牢固性，减少掉砖红窑事故，满足我国水泥工业窑径大型化及煨烧工业废物的需求。水泥回转窑煨烧熟料时，窑内必须配置耐火砖，砖的形状尺寸标准涉及砖的制造、设计、选型计算、砌筑质量和进度、生产运行工况、耐火砖使用周期、砖耗、窑运转率和产量、熟料及水泥产品质量、仓储数量和生产成本，耐火砖形状尺寸标准是所有回转窑耐火砖标准中涉及面最广、最基础、最为关键的标准。多年来，国内技术人员重
2、视耐火砖的抗热、热化学、热机械性能，也就是砖的化学组成、颗粒级配、体积密度、显气孔率、耐压强度、线性热膨胀、热震稳定性、热导率等物理、化学性能，而对耐火砖的形状尺寸精度，总认为将国外回转窑上使用的耐火砖外形尺寸标准转化为国标和行标就可以了，忽略了水泥窑运行过程中，耐火砖损坏不仅与砖的性能有关，也与砖的外形尺寸和精度以及砌筑等因素有关。在水泥生产过程中，只要出现掉砖红窑事故，必须停窑维修，影响生产，这个问题随着窑径增大、水泥窑馔烧工业废物而越来越严重，行业开始重视砖形尺寸标准对水泥窑运行的影响。耐火砖的形状尺寸标准是随窑的生产方式及窑内耐火砖所需材质的变化而变化的，本文主要介绍耐火砖标准的变化和
3、C系列耐火砖的性能及应用情况。1水泥熟料生产方式和耐火砖标准的变化1.1 传统干法、湿法窑早期的传统干法、湿法窑产能低、热耗高、窑径小、烧成温度较低，窑内耐火砖材质主要为高铝质、黏土质。砖型尺寸随窑径尺寸变化而变化，-台窑配置一种或多种形状耐火砖。至20世纪60年代，窑的产能增加，湿法窑窑径增大至7.6m,干法窑窑径接近中6.0m。高温部位出现碱性砖，低温部位则配置高铝质砖和黏土质耐火砖，但砖型尺寸仍然是一台窑使用一种或多种形状耐火砖。1.2 预热器窑20世纪50年代初出现的预热器窑，窑径一般在3m以上。历经10年的努力,生产技术逐步成熟，窑径逐年增大，60年代窑径增至4m以上，投入数量逐年增
4、加。预热器窑的热耗低，窑产量高，由于窑尾有预热器，原燃料中的碱氯硫在系统内循环，造成堵塞，腐蚀耐火砖，为此在窑尾设置耐碱砖。20世纪60年代是湿法、传统干法和预热器窑共存的年代，不同生产方式且不同窑径的回转窑配置不同形状耐火砖。给生产制造和砌筑带来不便，为使砖型统一、便于生产，德国水泥工厂生产协会结合该国以预热器窑为主的生产方式，制定了用于窑头高温部位碱性砖的VDZB型标准系列砖，窑尾低温部位耐碱砖用VDZA型系列砖。水泥工业从此走上砖型统一的年代。VDZB和VDZA型标准系列砖均为等中间尺寸（见图1）,B型尺寸为71.5mm,A型尺寸为100mm。且同一窑径的耐火砖高度和长度相同，两种砖的体
5、积比为100:71.5,接近1.4o此砖型的优点是砖的大端和小端尺寸整数多、等体积、等重量，便于砖体设计、计算、生产制造和施工，缺点是大小端尺寸与兀值无关,施工时必须用锁缝砖，影响施工进度。VDZB型砖的体积设计依据是容重2.93.0kgdm3窑头用碱性砖，而A型砖的体积设计依据是容重2.02.1kgdm3窑尾用耐碱砖。两种砖型使用的材质容重的比值接近1.4,因而同一窑径使用同一高度的A型砖和B型砖的重量接近，便于工人砌筑。B型A型图1VDZB型和VDZA型系歹Ji13预分解窑20世70年代出现的预分解窑，使熟料产量成倍增加，技术逐步成熟，至80年代已成为世界水泥市场的主流。预分解窑生产过程中
6、，碱、氯、硫化合物在窑内循环加重，对耐火砖的化学侵蚀也加重，一些抗化学侵蚀性能较好、容重较重些的铝硅质耐碱砖开始用于窑内。VDZA型砖因与兀值无关，再加上砖的体积偏大，重量偏重，砌筑十分不便，人们期望用体积较小、砌筑方便的砖型来取代。窑头虽产量成倍增加，但煨烧温度变化不大，仍然可以使用VDZB系列砖。ISO3i（见图2）的大端尺寸均为103mm,接近3的数值，被称为兀/3io系列砖的平均体积较VDZA型小约10%,正适合当时的生产条件，抗碱氯硫侵蚀性能好，容重为2.22.3kgdm3,满足铝硅质耐火砖的需求，再加上大端尺寸与兀值结合，砌筑方便，很快就取代了VDZA型砖。形成窑前高温部位用VDZ
7、B型，低温部位用ISO3型砖的格局，一直沿用至今。图2ISO3型系列砖2我国水泥工业技术进展和耐火砖标准应用情况20世纪80年代，我国水泥工业预分解窑技术快速发展，为向国际先进技术学习，我国水泥工业回转窑用耐火砖形状尺寸的行标、国标和国际标准一致，但砖的尺寸精度受制造装备影响，仍有一定差距，影响耐火砖的砌筑和运行周期。20世纪90年代以来，水泥预分解窑生产技术出现了两个变化。窑的产能越来越高，直径越来越大，产量从20003000td逐步增至800010000td,窑径从4m增至6m。另一个变化是水泥窑的功能逐步转为消纳废物和生活垃圾，大幅增加了碱氯硫等有害化合物在窑内的富集循环，腐蚀窑内过渡带
8、后的耐火砖，使其使用周期大幅缩短，为此一些容重高达2.52.7kgdm3的抗化学侵蚀的铝硅质耐火砖大量用于窑内。而ISo3砖体积偏大，单砖偏重，工人施工时易出现疲劳，影响施工质量，对现有VDZB型和IS03砖形的形状尺寸、制造精度、砌筑和运行中存在问题进行分析从而进行优化。我国水泥行业有识之士提出了C型系列耐火砖（见图3）标准。图3C型系列耐火砖3 VDZBIS03C系列砖对比（1） VDZB系列砖缺点是砖体积和部分砖的锥角小，砖体内砖缝多，在直径较大的窑上，运行中易掉砖红窑，且B型砖大端尺寸与兀值无关，施工时必须用锁缝砖，影响施工进度。（2） ISojr/3系列砖是按早期预分解窑煨烧常规燃料
9、容重为2.22.3kgdm3的抗化学侵蚀的工况条件设计的，为防止掉砖红窑事故，一些水泥公司在大直径窑上使用的碱性砖，因无其他砖型取代，被迫使用体积和锥角大的ISO兀/3系列砖，但又带来病的重量偏重、砌筑时工人易疲劳而影响施工质量和进度的问题。（3） C型系列砖等中间尺寸为（兀/4）=78.5mm,与兀值关联，施工时锁缝砖用量少。中间尺寸较B型砖大约10%,较ISO3破平均小约20%,砖的体积不仅满足碱性砖对大直径窑的需求，也满足抗化学应力强的铝硅质耐火砖的要求。此外大锥角砖多，小锥角破少，砖型尺寸精度提高，砌筑较牢固，运行时掉砖红窑现象也较少。每块砖的体积和重量相等，且整数值多，便于设计计算、
10、制造和施工。国内使用的耐火砖，砖形尺寸精度受装备制造的影响，现有耐火砖在大直径窑上施工时，经常出现两种砖型配比失调造成浪费和停工待料影响施工进度的现象。此外，窑在运行过程中，易出现掉砖红窑问题，以及碱氯硫等有害化合物的熔融体和气体会透过砖缝对窑筒体产生腐蚀损坏等问题。针对上述问题，C系列砖在砖的体积和砖型锥角设计、大小端尺寸以及砖型和砖缝尺寸的精度、单砖平面度、两砖结合的贴合度、10块砖累计弧长的精度等方面，结合国内现有生产工艺装备技术水平和砌筑实践经验，制定标准，作出了相应规定，有利于缓解砌筑和生产过程中存在的问题。4 C系列砖的主要性能4.1 等中间尺寸和兀值结合C系列砖的等中间尺寸为兀/
11、4,施工时锁缝砖用量少，减少了锁缝耗用的时间，施工进度较快。等中间尺寸的耐火砖大小端尺寸整数多，且砖的体积和重量相等，便于设计计算、制造、仓储和施工。4.2 解决大直径窑内窑砖砌筑问题窑内耐火砖砌筑时，窑径越大，同一圈砖砌筑的耐火砖数量越多。以C系列砖为例，窑径4m时，砌筑一圈砖需约150块，4.8m时则需180块。现有的耐火砖标准规定的单砖误差为l0mm。180块砖的最大累计误差为180mm,而砖的大端为81.584mm,也就是说，当误差值达到某一数值时，就无法保持合适比例的砌筑，只能调整配比。易造成某种砖型数量缺少而停工待料，影响砌筑进度，若备料过多，又造成浪费。可采取以下措施保障施工：(
12、1)将国内制造的单块砖大小端精度要求从土1.0mm提高至0.5mm,则4.8m窑一圈砖的最大累计误差降至90mmo(2)控制10块砖累计弧长的差值，也就是测量耐火砖的4个角形成的累计弧长，规定液压机生产的碱性砖差值W3.0mm,摩擦压力压砖机生产的铝硅系列成差值W6.0mmo则碱性砖最大累计差值降至W54mm,铝硅系列砖仍为90mm。(3)明确砌筑砖体时，相邻两砖的偏差方向最好是一块正偏差，另一块负偏差，有利于抵消累计偏差，减少施工时比例失调。4.3 提高砖体制作精度及砌筑质量回转窑运行时若出现掉砖红窑事故，会对生产产生重大损失。在分析事故时,人们往往偏重窑的工况及火焰状况，而忽略耐火砖砌筑问
13、题。为减缓掉砖红窑，针对C系列砖在施工过程中的问题，提出了解决办法。为使砖体砌筑牢固，标准不仅提出单砖的平面度控制值为土0.5mm的精度要求，还增加了两块砖的贴合度为0.5mm的精度控制要求，以防止两块砖砌筑时中间间隙过大，造成掉砖。特别是由摩擦压机制造的铝硅材质硅莫红砖，精度较差，掉砖概率非常高。若是镁砖出现过大间隙，使用砌筑砖机砌筑时，可能在锁缝时因顶砖压力造成耐火砖断裂。上述两种情况在施工时不易发现。在窑运行过程中，会出现掉砖红窑事故。因此，需要严格控制精度。4.4 减少砖缝、优化耐火砖锥角窑内衬体中，砖的缝隙越少，锥角越大，则衬体越牢固。窑内高温部位使用的C系列砖体积较VDZB系列砖增
14、大约10%,砖缝减少10%。此外，砖型设计时，没有采用“砖的大端尺寸增大，砖的锥角增大”的规律，而是采用国内生产实践认为可靠的锥角，还适当增大小锥角尺寸，减少运行时掉砖红窑事故。4.5 控制砖缝精度近年来，水泥工业发展的趋势是大量使用低品位原燃料，消纳工业废物和生活垃圾等，水泥工业已成为清洁生产重要的一环。生产过程中，一些碱氯硫等有害化合物也随之入窑，在合适的温度下，生成低融熔温度的化合物，随物料进入高温部位，成为熟料成分。在高温火焰下，部分化合物挥发，随烟气返回窑尾低温部位，冷凝成熔体化合物，并随物料运行至窑头，逐步增温，再次挥发，形成碱氯硫循环。在此过程中，这些化合物不仅对直接接触的耐火砖
15、进行腐蚀，还透过砖缝接触金属窑筒体，对筒体产生腐蚀损坏。国内外有些窑，在投入生产后，由于上述原因第二档轮带后的筒体因腐蚀损坏而不得不更换筒体，对生产造成重大损失，减缓的方法之一是控制耐火砖的砖缝数量和尺寸，减少有害化合物和金属筒体的接触。控制砖缝措施：一是确定合适的砖缝和环向缝的数量和尺寸，二是控制砖的大小端尺寸的精度。(I)现执行的VDZB和ISo3标准中，明确砖缝和环向缝为2mm,而C系列砖缝尺寸精度是结合我国水泥工业实际情况制定的。在C系列砖的大面平整度在理想状态下干砌时为0mm,湿砌时按1mm进行计算。但在实际情况下根据各种不同情况会有一定范围的变化。环向缝按2mm计算。碱性砖需要预购
16、纸板，纸板厚度根据砖的材质和各生产厂家原料不同，一般选择在12mm,大多为2mm。其他品种的耐火砖不贴纸板，考虑2mm砖缝。对比表明，C系列砖砖缝小于VDZB和IS03砖。(2) C系列耐火砖标准不仅规定了单块砖大小端尺寸精度、单砖平面度精度和单砖平面度的控制值，还规定了两块砖贴合度以及10块砖的圆弧长度和差值，由于上述控制值的精度均有所提高，必将减少砖和砖之间的缝隙，减少有害化合物的固熔体和烟气对耐火砖侧面和金属筒体的腐蚀。4.6 可操作性强(1) C系列耐火砖编制标准中列出了干、湿两种施工配比，供设计、施工人员结合现场实际灵活选用，有利于设计、砖型制造、现场施工，实用价值较高。(2)C系列
17、砖的单砖长度均为198mm,不同窑径使用的砖高度均与VDZB.IS03型砖相等。(3)施工规范一致，在窑内砌筑时，既可单独使用，也可与原有的砖型混砌。既可整体施工，也可用于修补，在推广应用过渡期，新、旧砖标准衔接时适用性强。(4)体积在VDZB型和IS03彼之间，适用于现有装备进行生产制造4.7 可靠性C系列耐火砖编制标准是在现行耐火砖标准基础上的优化与完善，通过10年以上近40条各种不同窑径回转窑上的实际应用与验证。生产厂家在制造C系列砖时只需更换模具便可,砌筑与验收执行现有规范,推广应用不存在任何障碍。4.8 砌筑智能化C系列砖体积更适合窑径增大的需求，可取代VDZB型砖，又满足容重为2.
18、52.7kgdm3的硅莫红砖、碳化硅砖的重量要求。现已有企业计划在标准发布后，在窑内统一砖型进行试验，为今后耐火砖砌筑智能化创造条件。5工业试验情况C系列砖是在2004年提出的，十余年来，在近40条不同窑径生产线上进行过小批量试用，并在运行中多次完善。另一方面，通过大量查询资料，进行对比分析,行业技术人员掌握了德国等工业化国家水泥窑使用VDZB.VDZAJSO3砖的发展和优化过程，以及不同系列砖的技术特点，不同窑径内系列砖的高度、大小端尺寸、锥角、重量、破尺寸尾数的确定原则，并对砖缝、热膨胀应力补偿进行分析，以及锁缝砖的应用进行探讨，还对窑内衬砖所承受的热化学、热机械应力进行分析。在耐火砖制造
19、、筑炉施工以及生产运用的实践基础上，2016年9月组织耐火砖生产制造厂家、筑炉公司、水泥生产厂和水泥设计研究院等有关专业技术人员进行讨论，一致认为C系列砖试用条件已经成熟，决定在海螺集团和良友筑炉公司进行验证。在5（XX）t/d级及其以下产量的多条预分解窑进行生产实践，证实C系列砖在窑上使用配比合理，完全适合我国现有大型水泥预分解窑砌筑的需求，试用取得良好效果。工业试验所遇到的困难是试验对比的因素变化太多，难以进行对比，其原因是，水泥熟料烧成系统耐火材料的使用除与耐火材料的物化性能有关外，更多的与生产操作、工艺装备性能直接关联。熟料燃烧过程中，在高温状态下各种元素化合物呈现的固、液、气相对熟料
20、的形成及其质量起到关键作用，所产生的热应力、热化学侵蚀、热机械应力在长期生产过程中对耐火衬体造成损坏，因而给耐火砖体使用周期的对比带来一定的困难。为验证C系列砖的使用性能，我们在多条窑上进行试验，在窑上耐火砖损坏较重的部位，换上C系列砖，一直到C系列砖损坏为止，从而得出其使用周期。若使用周期达到JCT21962013水泥回转窑用耐火材料使用规程上碱性砖的使用周期要求（超过12个月）,铝硅质砖的使用周期要求（超过24个月），就算取得成功。海螺集团在5O（X）t/d级窑上试验情况见表1,海螺建安自2016年参与标准制定以来，已在集团内4个基地11条窑上进行了验证工作，C系列砖共使用了95.2m,从
21、统计数据来看，碱性砖使用周期为1528个月（除去因更换筒体而更换未到使用周期耐火砖的一条窑），非碱性砖最高使用周期为24个月，另有7条窑现正在运行，其中3条窑运行周期已超过16个月。在此基础上，海螺正计划将窑内耐火砖的使用周期延长至24个月（窑口除外）。多条窑试用不同尺寸、不同锥角的C系列耐火砖均取得成功，证实C系列标准砖是完全适用现有耐火砖施工规范的。三种耐火砖高度和长度均相等，砌筑时可相互搭配，既可整体砌筑，也可小面积修补，适用性强，在生产运行中没有出现抽签、挤压变形、挤碎掉砖红窑事故。窑内相同材质的三种不同尺寸砖型所承受的热、热化学、热机械应力相似。生产运行均正常，没有出现大的波动，运行
22、工况长期保持平稳，都能满足且超过预定的生产周期，完全达到验证标准的要求，C型碱性砖使用周期达到了预期效果，非碱性病使用周期也有延长。可大量推广应用。1C系列峙试验情况序号公司忘号怆修时同更帙部位（统计时间2020年S/DI光湖海蝶2O7I-O4-B12.74.2m1.8C-MI22个月22019-01-13-2625-34m9MS4TH-CIS个月3英的激缘Btt20i7-02-l24IS也2m7.2C-MI28个月24个月4Cit2017-03-07l-02Z4m9MMT-C24个月540.4-47.8m74DDR5O-C6143In1.1MS4T-C9个月7英Ml龙山20I8-O-2IMM
23、-3-421.4-22.6m1.2C-MI23个月1620l9H-H72.2C-MD16个月172043m2.6C-MR16个月187#20193*188.279.2In11C-MnU个月C系列耐火砖编制标准水泥预分解窑用耐火砖形状尺寸已于2019年11月通过审定，现正呈报主管部门审批、发布。待发布后，我国水泥工业窑内耐火砖将出现3种标准，相互进行竞争，由水泥厂和筑炉公司选用。6经济效益C系列砖在7台大型生产线上的试验证实，其具有如下方面的经济效益。在耐火砖砌筑过程中，C系列砖减少了砌筑过程中的选砖、配砖程序，缓解了大直径窑砌筑时，配砖比例失调，影响施工进度和浪费材料的问题，加快了砌筑进度，节
24、省了砌筑费用。由于砖型尺寸和锥角合理及精度提高，有利于大直径窑内衬体的牢固性，减少了掉砖红窑事故，相应延长了砖的运行周期，有利于提高熟料产质量，降低熟料热耗，还减少了砖的消耗量。耐火砖大小端精度提高以及砖缝得以控制，必将减少煨烧低品位原燃料及工业废物、城市生活垃圾产生的碱氯硫有害化合物对窑筒体的腐蚀。由于受到试验条件的限制，以及试验的目的主要是解决C系列耐火砖是否可用的问题，没有进行技术经济对比，但按上述情况粗略估计全国水泥厂若大量使用C系列砖后年节约和增产效益均在亿元以上。有待今后的实践应用过程中，对技术和经济效益进一步进行总结。水泥窑用C型系列砖的具体技术数据及使用经济效益对比行业技术标准
25、是行业的顶层设计，助推了行业的创新发展，促进了世界互联互通，引领着时代的进步。水泥回转窑内耐火砖的砖形尺寸标准关系到砖的制造、设计选型计算、砌筑质量和进度，生产运行工况及窑运转率和产量，熟料及水泥产品质量、仓储数量和生产运行成本等，是所有回转窑耐火砖标准中涉及面最广、最基础、最为关键的标准。对水泥窑使用的耐火砖砖形尺寸及其有关制造精度开展研究工作，必将有利于水泥窑生产及其使用的耐火砖制造的技术进展，是一项值得关注的基础研究课题。上世纪80年代前我国水泥工业长期使用技术相对落后的一台窑配一种规格的耐火砖的方式。80年代后期起，在行业有识之士的推动下，窑内使用的碱性砖开始试用VDZB系列砖，粘土质
26、高铝质砖用ISO3系列砖。至今，我国水泥耐火砖技术一直沿用国外的耐火砖标准。我国水泥预分解窑技术历经30余年的发展，水泥产量约占世界水泥总产量的50%以上，耐火材料消耗量超过50%o在长期的生产实践中，人们认识到VDZB和ISO兀/3系列砖具有优点，但也有不足之处，通过实践和理论分析，我们提出了具有自主创新的C型系列耐火砖。水泥窑耐火砖标准的发展过程以往，国外也是不同直径的窑配不同尺寸和不同形状的砖。从上世纪60年代起，德国水泥工厂生产协会制定了用于碱性砖的VDZB系列标准砖和用于粘土质的VDZA系列标准砖，行业用砖标准得以统一。80年代出现用于粘土质的ISO3型系列砖，在发展的过程中，A系列
27、砖逐步被ISo加3砖取代。目前，国际上大多数国家采用VDZB和ISO3系列砖，我国水泥窑全部使用VDZB和ISO3系列砖。耐火砖是配置在水泥回转窑内的，从上世纪60年代至今的半个多世纪里，耐火砖的砖型系列也随水泥窑生产技术和规模的变化而发展，主要有:用于烧成带的碱性砖为适应不同窑径（如公制、英制窑）和窑径增大的变化，VDZB型砖从1966年的13种增至1984年的21种，90年代的28种。（2）因窑内耐火砖承受的热化学应力增大，出现了容重较大的特种高铝质衬砖，致使用于窑尾的粘土质A型砖单砖重量过大，逐步被容积小、砌筑牢固的ISO兀/3砖取代。在水泥生产实践过程中，上述两种砖逐步显示出制造、设计
28、、砌筑方便，砖体牢固，有利于生产的优越特点。该砖型系列科学合理，完整实用，配比合理，选用灵活方便且实用，满足了标准制定年代的砖体砌筑和水泥生产的需求，历经半个多世纪仍能使用。但一些缺陷也暴露了出来，随着预分解窑生产技术的进步,产量的增大，筒体直径的增加，VDZB系列砖易掉砖红窑;为抗碱硫侵蚀，耐火砖材质容重增大，造成IS03系列砖的重量偏大，施工时工人易疲劳;此外，两种砖型设计也有一些不足之处。结合我国水泥工业的实际情况，我们提出了既具有上述两种系列砖优点，又可补偿其缺陷，既可用于碱性砖，还可用于特种高铝质、粘土质的C型系列耐火砖。C型系列砖的开发过程如下：2004年，我们为简化砖型，便于仓储
29、和施工,将4m窑径以下规格的窑，采用两种尺寸砖搭配，统一为两种砖型，取得了预想的效果。2007年扩大至窑径为4.8m,2010年通过优化，形成了C型系列砖。2014年扩大为工业试验。此过程使用了约80OOt耐火砖，在30余条窑上运行，取得了实践效果。在C型系列砖的开发过程中，我们理清了工业化国家水泥窑使用的VDZA.VDZB及ISO3型系列砖的发展和优化历程。分析不同砖的技术特点，不同窑径内系列砖高度、大小边、锥角、砖的重量及砖型尺寸尾数的确定原则;对砖缝、热膨胀应力补偿进行分析，对锁砖的应用进行探讨;又对窑内衬砖所承受的热、热化学、热机械应力对砖型及尺寸的影响进行详尽的理论分析，还对影响耐火
30、砖制造、施工及应用的因素进行探讨。在上述基础上，2016年9月由耐火砖生产制造厂家、筑炉公司、水泥生产厂和水泥设计研究院有关人员，共同探讨并确定C型系列耐火砖的尺寸。大家一致认为，C型系列病是在VDZB、ISO3型系列砖长期使用的基础上，优化提高，结合实践，通过创新得来的。其配比合理，满足我国现有水泥预分解窑生产技术进步带来的砌筑需求，可进行生产实践运行。同时决定结合砌筑生产实践，按C型系列砖等中间尺寸78.5mm的技术要求，分别制作不同尺寸、锥角的C型系列耐火砖，在5000td级及以下产量的多条预分解窑进行生产实践，并对使用情况进行跟踪验证工作。VDZBISO3型系列砖特点及C型系列砖的创新
31、点VDZB、ISO兀/3型系歹IJ砖的特点VDZB型系列砖的等中间平均尺寸为71.5mm。优点是砖尺寸整数多、等容积、等重量，便于砖体设计、计算、砖型制造和施工。由于砖的容积小，砖体内砖缝多，有利于消纳和减缓砖体受热膨胀产生的热机械应力，缺点是砖容积和部分砖的锥角小，砖体内砖缝多，在直径较大的窑上运行中易掉砖红窑。为防止掉砖红窑事故,一些水泥公司在大直径窑上使用的碱性砖，因无其他系列砖型取代,被迫用容积和锥角大的系列砖，但又带来砖的重量偏重，砌筑时工人易疲劳而影响施工质量的问题。此外，B型系列砖大小边尺寸与n值无关，施工必须用锁砖，影响施工速度。ISO3型系列砖的大边尺寸与口值关联，均为103
32、mm,砌筑时锁砖用量少，锥角大，砌筑牢固，窑运行时不易掉砖。缺点是砖的容积偏大，适用于容重小的粘土质砖;系列砖的容积和重量不等，且砖系列中，相当数量砖的小边尺寸为非整数，生产制造、设计计算、施工均不方便。此外，若用于容重大的特种高铝质或碱性砖，则单砖过重，施工时工人易出现疲劳，影响施工质量。VDZB和ISO3型系列砖的砖的大边边长和锥角设计特点是，砖与筒体接触面大边边长数值与其锥角大致成正比。放的大边数值增大，则锥角也增大。此外，为易于砌筑砖体，不同高度系列的砖均配置多种(2。1。)小锥角砖。优点是砖型系列完整，缺点是砌体内，小锥角砖在生产运行时，易掉砖红窑。此外，砖系列的数量多，不便于制造、
33、设计计算和施工。具体数据如下：砖高为180mm的VDZB型系列砖与筒体接触的大边尺寸为(7874)mm,最大锥角为4.13。，最小锥角为L03。lS03型系列砖相对应的大边尺寸为103mm,为B系列砖的1.32-1.39倍;最大锥角为6.01,为B系列砖的1.45倍;最小锥角为1.48,为B系列砖的1.43倍。B系列砖总数28种,(2。1。)小锥角砖15种，ISO3型系列砖分别为34种和14种俵1、表2)。表IVDZB、A型JSOleLCaJ系列俄主饕技术尺寸、单砖容积容系列大功尺寸小边尺寸平均尺寸容枳*lttm11mmmtndm,J容重30Mm容*(25kMm容敢2.0kMmVIJZB7-7
34、469-657132.273.546.8170625.888.854.54.7.08VDZA114.5-10397-89-IOL73.13-5.049,39-15.12728-12.60626-10.08ISOy103983-77100.7-94.52.93-4398.79-13.13733-10.955.86-9.78C(FlM)-91-87-82*787832.50-3.907.5O-II.7O6.25-9.755.-7.80注：c系列玲侍尺寸最终,定后补上.2不同3型雄角范BB及其敷系列锥角范阳肿不同傣的危困的砖型数IIt传型尺寸.mm7。-S6-55-44-33-22-lkiH平均中值
35、VDZB4.13-1.03282471578-7471.5VDZA6.61-1.91144343I14的101.7ISOj6.01-1.48343226714103106.7-91.5C(IW)4.13-1.141638484-7278.5YDZA系外水泥窑内不使用.VDZBISO3型系列砖的长度均为198mm,即每米5环，高度按砖所承受的应力计算，得出回转窑筒体内径和砖型高度，结果见表3,经数千台窑生产使用，证实合理。表3回转窑筒体内径和砖型高度筒体内径,m5.2砖型高度,mm180200220225250C型系列砖的创新点C型系列砖等中间尺寸为(114尸78.5mm,与n值关联，施工时锁砖
36、用量少。中间尺寸较B型砖大约10%,砌筑的衬体环内砖缝少约10%,且小锥角砖少，砌筑较牢固，运行时掉砖红窑也少些。每块砖的容积和重量相等，且整数值多，便于设计计算、制造和施工。C型砖的创新点是：(I)C型砖的容积适当增加，与VDZB型砖相比不易掉砖，还适用于近年来为降低筒体散热以及预分解窑因入窑硫、碱含量原燃料增加带来的循环，在窑的中部和尾部采用抗碱硫侵蚀、容重为2.42.8的特种高铝质、碳化硅质耐火砖;此外，在某些规格的回转窑上还有利于使用不同材质而采用同一规格型号的耐火砖。(2)C型系列石专具有ISO/3型系列砖的n值，在砌筑时易形成整数块，减少锁砖量，又具有VDZ系列砖的等中间尺寸，每块
37、砖的容积和重量相等，便于设计计算、制造和施工。一大边B一小边h高度锥角图1C型砖大边尺寸和锥角设计(3)C型砖的大边尺寸和锥角设计见图KC型砖没有采用VDZB.IS03系列砖大边边长与其锥角大致成正比的规则，而是结合国内砌筑实践经验，砖的大边边长较B型砖增加约10%,砖高为18Omm的锥角保持VDZB型4.13。不易掉砖的大锥角尺寸。大幅减少(2。1。)小锥角砖的数量,适当增大小锥角砖的度数值,相应减少掉砖、红窑事故。C型系列砖等中间尺寸为78.5mm,较VDZB系歹IJ71.5mm增大7mm。而大锥角与B系列相同，最小锥角为1.14。,较B系列的1.03。略有增加。通过上述优化，C系列砖总数
38、仅为16种，(2。1。)小锥角为4种，远低于VDZB和ISo3系列砖的种数。(4)非碱性的C系列砖在湿砌时，砖缝没有采用VDZBIS03系列砖要求的2mm,而是采用国内砌筑时大量应用且生产实践证实可行的LOmm,这有利于砖体牢固。(5)目前我国水泥预分解窑以25OO5OOOtd产能为主,约占总数的75%以上,直径主要为力(44.8)mC系列砖砖型设计时，考虑了此规模窑用砖的合适配比，有利于施工和砌体牢固。(6)C系列彼的单柄长度和不同窑径使用砖的高度均与VDZB、IS03系列砖一致，施工规范也一致，可单独使用，也可与VDZB和IS03型砖混砌，既可整体施工，也可红窑掉砖修补。(7)为减少理论砌
39、筑和实际砌筑配比的差距，提高砌筑进度，减少掉砖红窑事故，C系列耐火砖标准增加了10块砖累计弧长控制值。10块砖累计弧长客观上反映了砖的制造精度，也就是砖的制造工艺装备和模具的精度水平。国际上技术先进的耐火装备生产的碱性砖控制值为2mm,我国少数企业可以达到。结合国内情况，考虑到标准的可操作性，弧长控制值为碱性砖3mm,硅莫砖6mm。随着技术进步，进一步缩小控制值，势必带来生产工艺装备的优化提高，促进耐火砖企业做大做强。技术尺寸单砖容积、重量技术尺寸单砖容积、重量见表1,不同砖型系列锥角、锥角范围见表2。表1VDZB、A型、1呜型、C型系列主要技术尺寸、单错容积狎系列大边尺寸nun小边尺寸mm平
40、均尺寸mm容根dm块容强3.0kgAlm破3Lk块容费2.0%/%|VDZB78-7469-657152.27-3.546.81-1025.88-8.8547.08VDZAII4.S10397-89101.73.13-5.049.39-15.127.28-12.606.2610.08ISOj10398.5-77100.7-94.52.93-4398.79-13.137.33-10.955.86-9.78C（11M）-91-87注:C系列破侍尺寸最终确定后补上-82-787832.50-3.907.5O-ii.7O625-9.755.-7.8O表2不同甘型错角范图及其敷系列螺角越HI建型数量神T
41、t-6不同锥角位阐的破发故R60-55。-4。4。3。3。-2。20-l的厘尺寸.mm大边平均中但VIIZB4.13-1.0328247IS78*74713VDZA6.61*1.911443431I4S9-101.7ISOy6.01-1.48343226714103106.7-913C(FlM)4.13-1.141638484-72785DZA系列水能密内不使M.VDZB、lS03C系列砖在窑内的配比情况VDZB、ISoTl/3、C系列砖均能满足不同直径窑的砌筑，进行试验时，4.8m5000td级回转窑的对比情况见表4,其他规格窑配砖数据与此类似。4种系列砖的大小边差，C322：C422分别为
42、ISOlO.5,VDZB10.0,海螺11.0;而C122砖型为ISO37.5,VDZ5.0,C型6。当砖高一致时，大小边差反映出锥角大小，差值越大，则砖的锥角越大，砌筑越牢固。C系列砖的大小差值均在IS03VDZB系列砖内，差值均合适，实践证实可行。4M.8m回转窑峙型对比标掂种美型号大边（头）11u11小边（头）11un大小边（头）差11wnB322847311生醇B6228!37536C系则昨领砖BP2274695BP*22938537SB422103913IISISO三主砖B622103955733P228375373他破P*229385373B32276.566510.0主砖B622
43、74695VDZBttBP2264595BP*228375373耐火砖的发展趋势耐火砖是配置在水泥窑上的，必须满足水泥窑的生产、技术发展趋势的需求。从国际上的砖型系列发展来看，上世纪60年代预热器窑为防止碱侵蚀窑尾，大量使用容重2.0kgdm3的耐碱砖，而大型湿法窑大量使用（L61.7）kgdm3的隔热砖，采用VDZA型系列砖的重量是合适的，而进入80年代，预分解窑逐步取代了预热器窑，窑尾碱硫循环增加，耐碱彼的容重相应增大至2.2kgdm3以上，VDZA型砖容积和砖重过大，而被容积小且砖体砌筑牢固的IS03逐步取代。VDZB型砖是上世纪60年代出现的，当时预热器的主要窑径在巾4.0m以内,其锥
44、角是能满足需求的。随着预分解窑技术的进步，目前我国水泥窑规格大多在4.0m4.8m,锥角难于满足现有技术发展。ISo兀/3是上世纪80年代出现的，窑内主要使用的是2.22.3kgdm3的粘土质衬砖。近年来，由于生态化水泥发展需求，窑内出现耐高温的低导热耐火砖，另外随着原料贫化和煨烧工业废弃物的需求，窑内大量使用(2.42.7)kgdm3的硅铝质衬砖，采用IS03砖型显得过重，难以满足砌筑需求。上述两种砖型现有的缺陷主要是随着水泥工业预分解窑技术的进步而出现的。C系列砖的锥角和容积缓和了当前我国水泥生产过程中VDZB型砖锥角偏小、掉砖红窑以及ISO3砖用于铝硅质耐火砖容重偏大的缺陷，同时具有VDZB型的等中间值、等容积、等重量和ISO兀/3的口值优点，砖型合理,完善，结合我国国情，满足了预分解窑技术进步对耐火砖型的需求，在未来若干年内，必然得以发展。C型系列砖的使用特点C型系列砖采用VDZB、ISO3型系列的配砖系列，由专人计算，列出不同砖高的砖型配比，供设计、施工人员结合实际选用，避免重复且繁锁的计算，十分实用且有利于现场砌筑。VDZB系列砖和lS03型系列砖在长期使用过
