回转窑的“有害”，必须有所顾忌！

我们在推进循环经济和综合利用的同时，也要警惕由此引入的“有害”有害元素！ ！ ！

原燃料带入回转窑的多种微量元素，除了对生产操作有重要影响外，还得注意对烧成关键设备回转窑的影响，主要是对回转窑的腐蚀。窑筒。 。 对窑筒体造成腐蚀损坏的微量元素主要是氯、硫、磷。

硫是钢中的有害元素，它能降低钢的塑性和韧性，在锻造和轧制时引起裂纹。 硫含量通常要求<0.055%，优质钢要求<0.040%。 但这是钢铁生产的一个控制指标。 对于钢的使用而言，硫腐蚀首先在钢的表面形成致密的FeS2层，然后逐层深入。 速度比较慢。 FeS2能增加钢的热脆性。

磷的腐蚀也是从表层开始，逐层深入深处，速度比较慢。 但磷是影响钢低温冷脆性的主要元素。 它会增加钢材的冷脆性，降低焊接性和塑性，使冷弯性能变差。 因此，在钢材的生产过程中也给予严格的控制。 通常要求钢中磷含量<0.045%，优质钢的要求更低。

氯离子则不同。 由于Cl-具有离子半径小、穿透能力强的特点，可以进入钢材内部造成深层损伤。 “你不仅要深入敌后，还需要找个K+老婆来生产KCl，建立基地，扩大领地”。 KCl是一种相对疏松的多孔片材。 渗入钢材的KCl相当于人体内的癌细胞。 它会大大降低钢材的质量，使其变得非常脆，容易断裂。

应当指出，钢的脆性破坏，无论是冷脆还是热脆，都会降低钢的塑性和韧性。 由于加载后没有明显的变形，失效前也没有任何预警，因此这种损伤在钢材内部是实质性的。 当窑筒不太薄且难以提前检测时，可能会发生损坏事件。 因此，脆性损坏的风险非常高。

1.窑筒腐蚀离我们并不遥远

微量元素，特别是硫、磷、氯对窑筒的腐蚀，不仅会使窑筒变薄，强度降低，而且还会使钢材的形状变小，增加钢材的脆性，可能导致导致窑筒体脆化。 破坏。 这并非危言耸听。 事实上，因有害成分造成窑筒腐蚀的案例已经不少。 只是缺乏详细的分析和公开报告。

新疆水泥厂Φ3.0m×45m、700t/d预分解窑于1981年6月投产，每次换砖时均发现0.2mm~0.7mm厚的腐蚀层。 1987年，大齿轮处出现了700mm长的圆柱体。 的裂缝。 经测量，大齿轮前后900mm宽度处平均厚度仅14mm，裂纹处最薄处仅6.5mm。 整个窑筒进行了不同程度的减薄，而原窑筒厚度为25mm；

新疆水泥厂Φ3.0m×48m 800t/d预分解窑，自1983年投产以来，一直存在窑筒腐蚀问题。1989年，窑筒过渡区大齿轮附近发生窑筒开裂；

冀东水泥厂Φ4.7m×74m、4000t/d预分解窑于1983年11月投产。1985年发现窑筒被腐蚀。 1988年2月，发现距窑口31.6m的窑筒冒灰。 、检查发现多处裂纹；

柳州水泥厂一座Φ4.5m×68m、3200t/d预分解窑于1986年投产，每次检查都发现过渡区窑筒腐蚀严重，腐蚀层1mm~2mm厚；

珠江水泥厂Φ4.7m×75m、4000t/d预分解窑于1989年2月投产，每次换砖时，发现距窑口三十、四十米的筒体腐蚀严重；

新疆水泥厂Φ4.0m×43m、2000t/d预分解窑于1992年投产。2008年1月，发生窑体从第二齿带至窑尾段断裂的重大事故，窑尾部分从窑台上脱落。 ，还与硫、磷的腐蚀有关。

特别是2013年以后，安阳湖波、全兴中联、卫辉春江、焦作千业等窑筒脆裂恶性事故接连发生。 场面十分恐怖。

从破碎的现场来看，这个窑筒似乎根本不是钢制的，而是陶瓷制成的。 它不是金属的断裂或撕裂，而是脆性非金属体的崩溃，如图01-01、图01-02和图01-03所示。

图01-01安阳户博20130102窑筒开裂现场

图01-02全兴中联20150117窑筒破碎现场

图01-03魏惠春江20151121窑筒开裂现场

发生事故的几座窑炉并非刚刚投产的新窑炉。 它们已经运行了几年，并且已经过了保修期。 很难说是设备制造商选材不当造成的； 随着石灰石资源的减少和废矿山的增加，废渣的使用，很难消除原料中有害成分对窑筒的腐蚀作用，钢材在使用过程中更容易变质。 遗憾的是，由于种种原因，大多数事故缺乏系统的分析数据。

2、罕见窑筒断裂事故分析

某水泥公司一座规格为φ4.8×74m、5000t/d的分解窑于2007年2月投产。 2015年发生了一起窑筒断裂事故，引起了公司的高度关注。 他们本着事故“三不放过”的原则，进行了较为系统的事故分析和事故处理，对水泥行业具有一定的参考价值。

2015年10月25日至11月11日停窑检修（主要是环保）； 12月5日16:00再次停窑（环保）。 停炉前，回转窑运行平稳，未发现异常情况； 12 3月8日，距窑口26m处挖修薄耐火砖372块。

2015年12月11日07时15分左右，值班人员听到一声巨响后进行现场检查，发现回转窑筒体出现裂纹！ 加固并消除风险后的场景如图02-01所示。

图02-01 加固消除后有裂纹的回转窑筒体

窑筒内裂纹分布在长约44m的筒体尾段，主要有3条线：

①当第二齿轮进入窑内42m时，出现一条长约7.5m的纵向裂纹A，窑尾被一条环向裂纹B切断，如图02-02所示，见三维仿真图02-04；

②裂纹B绕筒体呈螺旋状延伸，穿过大齿圈通向第三齿带，回转窑主电机上方出现一个大开口。 可见窑内耐火砖明显松动、移位。 ，部分砖已出窑，如图02-02所示，请参考三维模拟图02-04；

③大齿圈顶部也有一条纵向裂纹C，延伸至窑尾末端，如图02-03所示，见三维模拟图02-04。

图02-02 纵向裂缝A、环向裂缝B现场图

图02-03 纵向裂纹C贯穿窑尾现场图

图02-04 窑筒开裂分析三维模拟图

2.1现场调查分析：

从现场调查分析，窑筒体开裂有以下特点。 请参考以下勘察分析图02-05、勘探分析图02-06、勘探分析图02-07：

① 本次窑筒开裂事故基本特点为快速脆性开裂；

②本次窑筒体开裂方向整体从窑头向窑尾扩展；

③本次窑筒裂纹的来源是窑炉中部区域的顶部和上侧区域。

图02-05 现场调查分析图1

图02-06 现场勘察分析图2

图02-07 现场勘察分析图3

2.2 宏观断口分析：

从断口宏观分析，本次窑筒体开裂有以下特点。 参见下面宏观断裂分析图02-08、宏观断裂分析图02-09、宏观断裂分析图02-10：

① 断裂源为点腐蚀点；

②裂纹发生后向外表面及两侧扩展；

③气缸内壁腐蚀严重，局部有腐蚀点。

图02-08 宏观断裂分析图1

图02-09 宏观断裂分析图2

图02-10 宏观断裂分析图3

2.3 断口微观分析：

从断口显微分析来看，本次窑筒体开裂有以下特点，见如下显微断口分析图02-11、显微断口分析图02-12、显微断口分析图02-13：

①裂纹源区腐蚀产物较多，含有强腐蚀介质S、CI-；

②膨胀区以解理脆性断裂为主；

③靠近外壁后断口边缘区域，断口呈韧窝状。

图02-11 断口显微分析图1

图02-12 显微断裂分析图2

图02-13 微观断裂分析图3

2.4腐蚀产物分析：

从窑筒内壁腐蚀产物的化学成分分析，窑筒开裂有以下特点。 参见如下腐蚀产物分析图02-14、腐蚀产物分析图02-15、腐蚀产物分析图02-16：

① 腐蚀产物形貌与断口腐蚀产物相同；

②腐蚀产物的化学成分与源区断口处的腐蚀产物相同。

图02-14 腐蚀产物分析图1

图02-15 腐蚀产物分析图2

图02-16 腐蚀产物分析图3

2.5 从窑筒中取样进行分析：

为了进行本次分析，样品是从靠近回转窑齿轮的窑后侧采集的，如图02-17所示。 对样品的分析检测结果如下：样品的化学成分、能谱分析、金相组织、力学性能均符合规范要求，表明所选用的制作窑筒体的钢材没有问题。 。

图02-17 样品取自靠近回转窑齿轮的窑炉后侧。

2.6 分析讨论：

① 窑筒材料的化学成分符合标准规范的要求。

②窑筒材料为正常的铁素体+珠光体组织，钢中非金属夹杂物很少。

③窑筒材料的常温拉伸性能、低温冲击性能符合GB/T 700-2006标准要求。

④窑筒内壁腐蚀严重，腐蚀产物剥落。 剩余壁厚约为23mm至25mm。 局部腐蚀严重的区域形成坑状腐蚀点，最小剩余壁厚约18mm。

三、窑筒断裂事故分析结论

① 第二档和第三档之间，窑筒中部区域挠度最大。 从结构角度来看，它是受力最大的区域。 壁厚设计最小为28mm，这是设计中的薄弱环节；

②内壁腐蚀严重，平均厚度3mm～5mm，整体承载能力降低。 局部形成麻点坑，在最大减薄点时，剩余壁厚仅18mm。 该区域是应力集中区，也是薄弱点；

③冬季气温较低，材料脆性增大；

④停窑后，窑筒内应力增大。

由于以上四种原因，导致窑筒二、三档之间及窑体上方的弱腐蚀坑内裂纹多源产生，并在应力作用下迅速扩展，最终导致窑筒爆裂。

这次缸体的裂纹源有四个，每个裂纹源都有弧形的腐蚀坑。 腐蚀坑呈裂纹状，形成严重的应力集中。

腐蚀的主要原因是S、Cl、K的长期腐蚀。裂纹起点处的有效厚度至少为18mm，比原厚度28mm薄了35.7%，导致开裂强度严重下降。气缸的承载能力。