Vyboulení žáruvzdorných žárobetonů a lom vnitřnížáruvzdorné kotvy(hrábky) na klíčových místech, jako je svah předehřívače a vstup vzduchu, jsou běžné, ale vážné problémy v odvětvích s vysokými-teplotami, jako jsou cementárny. To přímo ohrožuje bezpečný provoz zařízení, tepelnou účinnost a cyklus odstavení a údržby pece. Příčiny jsou obvykle kombinací faktorů.
1. Tepelné namáhání a poškození tepelným šokem
Silné kolísání teplot: Sklon předehřívače a oblasti přívodu vzduchu patří mezi oblasti s nejčastějšími a nejdramatičtějšími kolísáními teplot. Spouštění a vypínání pece, stejně jako kolísání provozních podmínek systému (jako je kolaps a ucpání materiálu), mohou způsobit rychlé kolísání teploty v těchto oblastech.
Diferenciální tepelná roztažnost: Žáruvzdorné žáruvzdorné a vnitřní kovové kotvy mají různé koeficienty tepelné roztažnosti. Rychlé kolísání teploty způsobuje, že se roztahují a smršťují různou rychlostí, což vytváří značné smykové napětí na rozhraní.
Tepelná únava: Dlouhodobé-opakované cyklování teplot má za následek opakované použití těchto smykových napětí. V konečném důsledku to vede k únavovému lomu kotev. Kov dosáhne své meze únavy při opakovaném namáhání a lomech, zejména v kořenových nebo svarových bodech, kde se dotýká odlévaného materiálu. Vnitřní mikrotrhliny v odlitku způsobují napětí překračující mez pevnosti odlitku, což má za následek mikrotrhliny.
Teplotní gradienty mohou vést ke značným teplotním rozdílům mezi vnitřní a vnější vrstvou slévatelného materiálu nebo mezi různými oblastmi, což vede k nerovnoměrnému vnitřnímu tepelnému namáhání a zhoršení poškození.
2. Mechanické namáhání a vibrace
Vibrace zařízení. Vibrace generované zařízením spojeným se systémem předehřívače mohou být přenášeny na rampu a konstrukci přívodu vzduchu. Nepřetržité vibrace mohou: urychlit únavový lom žáruvzdorných kotev; propagovat existující mikrotrhliny; a způsobit uvolnění mezi odlévatelným materiálem a pláštěm nebo kotvami.
Dráha materiálu a náraz: Samotná rampa je vystavena neustálému tření a nárazům od dolů-pohybujícího se surového prášku. Vstup vzduchu je vystaven vysoké-rychlosti a prachu-zatíženému prouděním vzduchu. Toto mechanické opotřebení přímo obrušuje slévatelný povrch a ohrožuje jeho integritu. To vytváří trvalé tahové nebo nárazové síly na kotvy.
Gravitace (Svah): Žáravý materiál na svahu je vystaven-dlouhodobé dolů působící gravitační síle, která vytváří spojité smykové zatížení kotev.
3. Chemický útok a alkalická koroze
Pronikání alkalických par: Do systému předehřívače se uvolňují plyny o vysoké teplotě, bohaté na těkavé složky, jako je K, Na, Cl a S. Tyto plyny (zejména alkalické chloridy a sírany) mohou pronikat póry a mikrotrhlinkami odlitku.
Chemická reakce a objemová expanze: Alkálie reagují se složkami, jako jsou Al₂O₃ a SiO₂ v odlitku, za vzniku nových minerálů (jako je kalcysit a leucit). Objem těchto nových minerálů je často větší než objem surovin, což má za následek značné expanzní napětí v odlitku (běžně známé jako "alkalické krakování"). Toto je jedna z nejdůležitějších chemických příčin vyboulení litých prvků. Vnitřní dilatační napětí zvedá povrchovou vrstvu.
Koroze žáruvzdorných kotev: Vysokoteplotní alkalické páry a sulfidy mohou také korodovat kovové kotvy, čímž snižují jejich pevnost a činí je náchylnějšími k prasknutí při namáhání.
4. Problémy s kvalitou konstrukce a instalace
Problémy s kotvou: Nevhodný materiál. Neschopnost vybrat vhodné legované oceli s dobrou vysokou-teplotní odolností, odolností proti korozi a tečení (jako je Cr25Ni20) Špatná kvalita svařování: Slabé svary na plášti, studené svary a silné podříznutí vedou k nedostatečné pevnosti.
Nesprávný návrh/rozvržení: Nedostatečná hustota kotvy (rozteče, rozteče) nebo nesprávná konstrukční konfigurace (např. ve tvaru Y-, ve tvaru V-), což má za následek neúčinné ukotvení.
Nedostatek expanzní úpravy: žáruvzdorné kotvy nejsou omotány páskou nebo plastovými trubkami, což jim brání ve volném roztahování po vytvrzení litím, což je činí náchylnými k prasknutí při tepelném namáhání.
Problémy s konstrukcí odlitku: Nedostatečné promíchání suchého materiálu, vody a přísad ovlivňuje pevnost.
Nadměrné přidávání vody pro zlepšení tekutosti vede k vysoké pórovitosti, nízké hustotě, nízké pevnosti a snížené odolnosti proti opotřebení a korozi.
Nedostatečné vibrační zhutnění má za následek vnitřní dutiny a bubliny, které vytvářejí slabá místa.
Nesprávná instalace dilatační spáry/nárazové vrstvy: Nadměrné a správně strukturované dilatační spáry nejsou k dispozici, jak je požadováno; a vhodná tlumicí vrstva (např. žáruvzdorná vláknitá plsť) není poskytnuta mezi odlévatelným materiálem a pláštěm, aby absorbovala expanzi.
Nesprávná údržba. Neprovedení adekvátního mokrého vytvrzování a sušení po nalití, což má za následek rychlé odpařování vlhkosti, praskání nebo nestandardní pevnost.
Nesprávný harmonogram pečení: Toto je častá příčina předčasného vyboulení a praskání! Rychlé vypalování, zejména během nízkoteplotní fáze (100 stupňů -250 stupňů), rychle odpařuje volnou vodu a krystalizační vodu, která zůstala v odlévatelném materiálu, a vytváří tlak páry.
Pokud tento tlak par překročí mez pevnosti odlitku před jeho úplným vytvrzením, může to způsobit vnitřní praskání a delaminaci, což má za následek vyboulení nebo-odlupování velkého rozsahu. Během tohoto procesu mohou být také poškozeny kotvy.
5. Nesprávný výběr materiálu
Výkon zvoleného žárobetonu nesplňuje požadavky náročných provozních podmínek předehřívacích ramp a přívodů vzduchu. Například byl vybrán standardní odlitek s vysokým -oxidem hlinitým namísto korundu nebo specializovaného- odlitku proti usazování kotelního kamene, který je odolnější vůči alkalické korozi a tepelnému šoku. Obecně řečeno, vyboulení spádu předehřívače a žárobetonů s přívodem vzduchu doprovázené zlomením hřebíku je obvykle způsobeno kombinací tepelného namáhání/tepelného šoku, chemického napadení (alkalické praskání), problémů s kvalitou konstrukce (zejména úpravy žáruvzdorných kotev a vypalování v peci) a mechanického namáhání/vibrací. Nesprávné vypalování a nedostatečná odolnost vůči alkalické korozi jsou klíčovými faktory přispívajícími k vyboulení, zatímco lom kotvy úzce souvisí s tepelným namáháním, vibracemi, korozí a nesprávným svařováním/dilatací. Řešení tohoto problému vyžaduje systematickou optimalizaci celého procesu od materiálů, designu, konstrukce, pečení až po provoz a údržbu. Doporučuje se postup odstraňování problémů-za-krokem.
