窑车垫层框砖的设计与维护

平台客服小周

窑车就是隧道窑活动的窑底，框砖（又称“边框转”）又是窑车的重要组成部分。窑车整齐不整齐、长度、宽度合理不合理、窑车面平整不平整、密封效果好不好、隔热性能高不高等，都和框砖有很大关系。框砖一旦损坏，窑车也就不好用了，能耗、损伤也随之增大。所以对窑车框砖的设计、维护必须引起足够重视。

必须重视窑车框砖的设计

窑车框砖及角砖的设计和制造要求及原则是：“头轻底重”，留有膨胀缝。许多厂家在窑车的框砖和角砖上没有给予应有的重视，有的甚至用普通的红砖来做，其结果是天天修窑车，不但对车面垫层材料损坏严重，而且也使车架及裙板损伤严重。有的工厂在新隧道窑投产不到一年，窑车就已损坏，严重地影响着产品和质量。所谓“头轻底重”也就是框砖和角砖的底部可做的大一些，以免松动歪斜。

对窑车框砖的要求

2.1 框砖面必须平整，这样才能保证所码砖坯的稳定性。

车面要平整，首先四边必须平整，那么四边就是控制窑车面平整的标准，四边框砖不平，就谈不上整个窑车面平了；

2.2 框砖的砌筑要规范。

窑车是不断循环运动的，在运动中，框砖要与窑墙尽量保持小的间隙，既要防止错误的风进入窑内，也要防止窑内火下窜，又不能碰到窑墙，这就要求窑车靠窑墙的两个长边，必须整齐一致；

2.3 框砖凹凸边的间隙要合理。

窑车宽边钢架外部，设有密封凹凸槽，该槽既起到密封、承载窑车之间顶力（推力）、也起到两窑车相接时的缓冲作用，更重要的是起到控制两窑车凹凸框砖相近但又不相撞，起到防止漏风、蹿火和造成框砖相撞破损。框砖一旦相撞，破损不可避免；

2.4 减少传热。

窑车面在焙烧带要经受1000℃左右的高温，框砖也必须起到隔热作用，减少高温向窑车下面传热，所以选用框砖材料时，导热系数要低，否则会影响窑车钢件的使用寿命；

2.5框砖要有良好的耐热冲击性能。

窑车框砖随着窑车的运转循环，也在反复经受着从常温到1000℃左右的高温，再从高温到常温的过程。因此，窑车框砖必须要有良好的耐热冲击性能。

窑车的重要性越来越引起人们的注意，有经验的厂家，从窑车的设计到建造都十分重视（窑车也是一项很大的投资，往往占到投资比例的30%左右），但也有的厂家往往不太重视窑车，认为砖是焙烧窑烧出来的，窑车只是起运载工具的作用，而忽视了窑车就是窑底的重要性。就设计来说，必须要考虑到窑车热胀冷缩这一特征，否则会给以后生产带来很大麻烦。如某设计单位给A企业设计的7.3m窑车，窑车的面砖上没有设计伸缩缝，面砖与面砖之间又紧紧靠在一起，固定在框砖内，新车时看着很漂亮，但在焙烧窑内运行几个月后， 窑车的框砖就被面砖顶歪、顶断或顶掉。

如图1～5所示。

窑车的面砖在焙烧窑内会受到1000℃以上高温的“洗礼”，由于膨胀收缩的作用，面砖之间产生缝隙是不可避免的，加之窑车运行中的震动和风的作用，灰尘、 碎砖块，就会落在面砖的砖缝里，随着不断的膨胀收缩。面砖之间缝隙里所夹东西就会越来越多。仅靠清扫是很难清理干净的，所以面砖就向外移动，而框砖又被窑车的钢件固定死，这必然不断把框砖和角砖向外挤，结果框砖就被顶歪、顶坏和顶掉，更可怕的是窑车两个长边会不断向外挤，不断摩擦窑墙，窑的内墙越擦越深，时间长了就会造成窑内墙倒塌事故。

3、造成框砖损坏的主要原因

造成窑车框砖损坏的主要原因有：设计不合理、制作者不负责、使用维护不当。

3.1设计要合理

窑车的设计必须合理实用，从上图可看出，把面砖镶在框砖内，缝或设计的缝隙不合理，这样的设计就欠缺。在实际生产中不可能每一个循环都把落在砖缝中杂物清理干净，如果每一个循环每车都把面砖移开，把缝隙里夹的异物清理干净，工作量就会很大，这也不现实。所以窑车设计时就要简单实用，如不实用也就失去意义了，一般都是把面砖压在框砖上，这样也便于清理，就是重新摆放也好操作，即使面砖每个循环后都有不同程度向外移动，也是暂进式，只要不擦窑墙，就可暂时先不整理，比面砖镶在框砖里相对整修频率少且也简单很多。

3.2 制作不负责任。

设计上虽没有预留伸缩缝，但制作单位责任心也不强。如某有名的窑车制作企业，对窑车制作和运用，经验是相当丰富的，就有义务针对设计不合理的问题向建设方提出整改方案，但是制作单位没有认真这样做，而是面砖与面砖、框砖与框砖、面砖与框砖顶在一起，几乎没有留伸缩缝，这样的制作能不把框砖（角砖）顶歪、顶坏、顶掉吗？所以窑车循环使用半年多就出现问题。

3.3使用维护不当

及时维 护和改造。一旦发现框砖有被顶出的现象，就要及时采取措施，不要等到破损严重了再维修或改造，那损失就大了。再就A企业来说，窑车设计和制作中出现问题，由于没有及时改造，消减胀力，在使用中框砖不断的被顶歪、顶坏、顶掉，特别是窑车与窑车之间，两边相对的框砖，有的被挤出钢框外面，有的框砖上部挤出变歪，在两车接触时，密封槽还没有碰到，框砖先碰在一起，加之大断面窑都长，窑内存车也多，顶力相对也大，什么样的框砖也受不了这多少个窑车在一起的顶击力，框砖不被撞坏这才叫怪呢？现在该企业窑车已是破损不堪。发现框砖被面砖向外挤，如能及时割槽消减胀力，框砖就避免破损，不会造成大的损失，只不过花点人工改造费用而已，可以说改造后完全能达到合格窑车的要求。但该企业，由于对窑车维护重视不够，不及时采取措施，窑车在窑内循环半年多就出现严重问题。60％框砖不是相互撞坏就是被面砖、顶坏、顶掉，要换掉这60%以上框砖，也需要一笔不少的款额，既影响产量质量（如图2、图5），又加大支出。

更不可思议的是，该企业窑车框砖出了问题，不找造成损坏的原因，而是把原因都怪到框砖上，说什么耐火框砖不如生铁做的边框（生铁围板，下同）结实，事实并非如此。再看另一B企业，用围板做的窑车如图6--8，这围板不是 也没能把窑车围好吗？反而围板在没用受到面砖顶的情况下，自己就首先变形严重，说明围板的抗胀力能力还不如耐火框砖。如果生铁围板再受到面砖的顶力，变形会更严重。这也反证了生铁围板的弊端。可见框砖或围板抵御胀力的作用是能非常有限的，特别是生铁围板受到高温本身就会变形，更不要谈什么抵御胀力的能力了，关键是在设计制作时要消减胀力。

综上所述，衡量框砖的好坏标准，不能尽看强度这一项指标，强度高的生铁围板不是也变型吗？如图6---8

所以衡量框砖（含围板）好坏的主要指标是多方面的：耐高温，耐腐蚀，导热系数小，隔热性能好。在这方面生铁围板性能就比耐火砖差的多：

3.3.1不耐高温。

生铁在1148度就开始熔化，可以说这时生铁就没有强度了，在此温度之前，生铁围板就早已不断变形扭曲，与耐火砖可耐1500度以上高温相比，生铁围板就差远了。

3.3.2不耐腐蚀。

窑车是在常温、高温、腐蚀气体环境中循环运行的。

每经过一次循环，生铁围板都会受到高温气体氧化和二氧化硫气体腐蚀见图6，每一个循环掉皮脱落不可避免，与耐火砖相比使用寿命会大大降低。

３.3.3传热快。

生铁的导热系数是60w/m·k，而耐火砖的导热系数只有1.22 w/m·k，两则相差49倍，这样的生铁围板，向窑车底传热速度比耐火砖同样高49倍。虽然窑车框砖向窑车底传热量这方面没有详细的研究，但就导热率比耐火砖高49倍这一项指标看，热量的损耗就会很大。过多的向窑车底传热带来的害处是，一、不符合窑炉节能设计要求。窑车最基本的要求是窑车面与钢架结构要有隔热层，要有低的热扩散系数，而生铁围板与钢架结构直接连接起来，形成一个快速传热的导体，且上部直接暴露在１０００℃左右高温处，由于生铁围板导热系数比耐火砖高４９倍，热量会迅速传到窑底，必然增大热量消耗，不仅浪费能源，由于能耗高，也给排放达标带来更大困难。二损耗加快。钢铁件在温度越高的环境中强度越低，氧化速度越快。那么窑车钢架结构包括裙板损坏就会越快，特别是窑车轮由于高温，强度会降低，磨损掉皮就越快，使用寿命会大打折扣。三降低窑车轨道使用时间，严重会造成轨道顶牛事故，导致窑车卡死在窑内。

３.3.4.隔热性能差。

一般金属的保温性能不如非金属材料好，生铁导热系数比耐火砖高很多，自然隔热性能就不如耐火砖了，增大热量损耗那就是必然的。

４、框砖改造维护措施

窑车的耐火框砖，一般在不受外力的撞击挤压下是不会损坏的，就A企业框砖损坏的原因看，主要是设计不合理，没有留出消减胀力的缝隙，只要解决了设计不合理造成胀力顶坏框砖问题，其他问题就迎刃而解了。

改造原设计不合理的部分。在不影响生产的情况下，分批改造窑车，把挤出、挤歪的框砖卸掉或回复到原位，把现有的框砖尽量用上，不够部分用耐火浇筑料自制或外购成品补充，这样会节约大笔支出。

改造方案：一种是把面砖升高，使面砖压在框砖上面，保持面砖与原来垫砖高度一致。另一种是在窑车的框砖与面砖结合部割一道宽3--5cm缝，或把面砖掀起来，割掉3-5cm再铺上，留出缝隙，缝隙里面塞上耐火棉。由于窑车宽度达730cm，在窑车中间部分同样割3-5cm宽的井字型通长伸缩缝，塞满耐火棉。这样实际就留下了膨胀缝，消减了面砖在高温段对框砖的顶力，框砖就不会出现顶歪、顶掉、顶坏的现象，窑车的整理劳动强度也大大降低。还有一种是如果窑车面是浇注的，就要在与框砖接触的面上四边，依据窑车宽度割开3---5cm宽的缝隙，深度割透，塞上耐火棉，这样也就消减了浇注面对框砖的涨力。

这几种改造办法不仅效率高，而且费用也很低，主要的支出是工人的劳务费。如果全部去掉框砖，改用生铁围板，是没有必要的，也是劳民伤财且弊大于的错误做法。

５、总结

窑车框砖被挤坏挤歪，首先要分析原因，解决问题。因为用耐火砖做框砖不如生铁围板强度高的想法，是不正确的；去掉耐火框砖，改用生铁围板，更是走向歧途的错误方法。