淺談輥道窯拱頂開裂或塌陷原因分析

問：在陶瓷墻地磚的生產過程中，有些輥道窯爐在高溫狀況下運行一段時間后，高溫區(qū)的拱頂會出現(xiàn)1～2條縱向大裂紋或橫向的塌陷現(xiàn)象，嚴重時會出現(xiàn)局部拱頂塌跨，造成堵窯或停產事故，如圖1-3。請潘工分析一下是什么原因造成上述問題發(fā)生，及如何預防此類問題的再次出現(xiàn)。

答： 影響輥道窯拱頂開裂或塌陷的原因眾多，其中主要原因有以下幾方面：

（1）輥道窯拱頂結構設計不合理，拱頂弧度過大，拱內高不足。

（2）輥道窯拱腳磚選型錯誤，斜角過大，造成拱頂弧度達不到設計要求。

（3）楔形磚耐火度不足，收縮過大。

（4）楔形磚高度不足，大小頭的尺寸差過小，達不到鎖磚效果。

（5）拱頂砌筑質量不合格，灰縫預留過大，經高溫煅燒后收縮過大而形成。

（6）拱胎制作不合理，弧度過平，達不到設計要求。

（7）不等邊角鋼、槽鋼選型或安裝錯誤，將不等邊角鋼短邊作為主受力支撐面，達不到設計要求而導致大角鋼變形，導致拱頂?shù)南孪莼蜷_裂。

（8）不等邊角鋼、槽鋼、窯架鋼材單薄，質量達不到設計要求，導致不等邊角鋼、槽鋼、窯架在高溫環(huán)境中變形，從而造成拱頂下陷或開裂。

（9）拱頂施工質量不達標，拱腳磚底部墊厚棉或強度過低的耐火磚。

（10）窯墻砌筑質量不合格，灰縫過大，漏火造成角鋼被高溫燒變形，

軟化而引發(fā)拱頂變形、開裂或塌陷。

（11） 采用槽鋼作為拱腳磚的支撐面時，槽鋼與拱腳磚不吻合，存在較大間隙，導致高溫時膨脹的窯頂下塌或開裂。

（12）拱頂磚選錯材料或尺寸，導致高溫燒成后收縮過大的開裂。

（13）窯架頂部的支撐角鐵偏薄，拉力不足，導致窯架上部變形的拱頂磚下陷或開裂。

（14）燒成溫度過高，超出耐火磚的最高溫度設計要求，耐火磚長期在高溫環(huán)境中超負荷運行，導致耐火磚收縮過大。

二.預防輥道窯拱頂結構開裂或塌陷的措施。

（1）根據(jù)不同輥道窯內寬要求，設計符合該內寬相匹配的拱頂弧度與拱高，如果拱頂內高不足，拱弧度過大，半圓弧的支撐大，拱頂磚長時間處于高溫環(huán)境中收縮，極易引起拱頂塌陷或開裂。

（2）做好楔形磚的尺寸，拱腳磚的角度、密度質量驗收，嚴禁質量不合格的耐火磚使用于拱頂之中;如果楔形磚的尺寸不一致，容易造成磚間隙大小不一致，經高溫烘燒后，易出現(xiàn)斷裂、脫落現(xiàn)象。如圖3

（3）做好耐火磚和保溫棉的質量驗收，杜絕不合格產品上線使用，必要時，取樣封存及檢測其物化性能和耐火度等，以確保使用的耐火材料達到設計要求。

（4）做好大角鋼、槽鋼，方鋼等鋼材的質量驗收，杜絕不合格產品上線使用（如厚度偏薄），必要時，取樣封存及檢測其物化性能等，以確保使用鋼材達到設計要求。

（5）施工過程的監(jiān)督，派遣具有豐富施工管理經驗的人員，駐廠進行監(jiān)督管理;避免在施工過程中，出現(xiàn)用錯材料或施工走樣問題的發(fā)生，如灰縫過大、不等邊大角鋼調錯向使用等等。

（6）拱腳表面平整，不得用加厚磚縫的方法找平拱腳，拱腳磚的角度與拱的角度應一致，并緊靠拱腳梁砌筑。如拱腳磚的后面有砌體時，則須在該砌體砌完后，再開始砌筑拱頂。拱腳磚后面不應砌強度低的輕質粘土磚。

（7）不能選用耐火度低或收縮大的拱頂磚進行砌筑，同時采用干碼法或留1～2mm的灰縫，避免拱頂部分因高溫收縮而出現(xiàn)下陷或垮塌。

（8）寬體輥道（內寬在3.1m）的拱角建議采用小于60°角較合適，同時楔形磚的高度尺寸選擇250～270mm，大小頭的尺寸相差控制在9～10mm較合適。

（9） 拱頂?shù)钠鲋獜膬蛇吂澳_同時向拱頂中心進行。

（10）錯縫砌筑拱頂時，為了保證鎖磚列的尺寸一致，必須使兩邊拱腳的標高和拱頂?shù)目缍缺３忠恢隆?/p>

（11）砌拱時，可首先在拱頂?shù)膬啥祟A先砌筑一環(huán)，然后按此磚環(huán)拉線砌筑各磚列。

（12）跨度小于3m的拱頂，打入一塊鎖磚;跨度大于3m的拱頂，打入3塊;鎖磚應準確地按拱頂?shù)闹行木€對稱均勻分布，鎖磚打入前，砌入拱頂?shù)纳疃燃s為磚長的2/3～3/4。打入鎖磚時，應將靠近兩邊拱腳的鎖磚同時均勻打入，最后打入中間的鎖磚。

（13）鎖磚應使用木錘打入，如使用鐵錘時，則須墊以木板。

（14）拱頂?shù)纳喜空移酱u允許砍鑿，但不應超過磚厚度的一半。

（15）調整坯體配方結構，降低坯體溫度，使窯爐的工作溫度，低于耐火磚的最高設定溫度范圍內運行。

（16）每隔一段長度的拱頂，都要預留一個膨脹縫，無論是錯砌還是環(huán)砌拱頂?shù)呐蛎浛p也要是斷縫的，不能采用錯縫膨脹縫，否則會導致窯爐拱頂無法分段膨脹或收縮，從而導致拱頂整體移位現(xiàn)象。

三.輥道窯選擇什么結構的拱頂更有優(yōu)勢

⑴ 目前輥道窯常用的拱頂結構主要有：

錯砌、環(huán)砌和分段環(huán)砌三種形式。如圖4

⑵ 不同拱頂結構的優(yōu)缺點：

錯砌拱頂?shù)膬?yōu)點：拱頂牢固嚴密，其缺點：各列砌磚不能獨立膨脹，窯頂出現(xiàn)單獨斷磚時，檢查和修理不方便，如圖3;環(huán)砌拱頂?shù)膬?yōu)點：容易修理及各列砌磚能獨立膨脹，其缺點是不嚴密，強度小，透氣性大，容易出現(xiàn)整環(huán)拱頂磚脫落現(xiàn)象。分段環(huán)砌的優(yōu)缺點介于二者之間。陶瓷工業(yè)窯爐除設計規(guī)定或特殊結構部位環(huán)砌外，拱頂一般錯縫砌筑較穩(wěn)固。

（潘雄）

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