高温窑炉为什么会用锚固砖？

高温窑炉炉顶及炉墙会采用金属吊挂件和耐火锚固砖间的应力来支撑的炉顶结构，高铝锚固砖起到锚固链接作用。

高铝锚固砖

锚固砖的砌筑要点有以下几点：

1）砌砖时，应从两侧仔细涂抹泥浆，防止气体从炉顶泄漏；2）应进行顶部砌筑，以确保砌缝尺寸，并正确确定悬挂金属件；3）悬挂砖的悬挂部分不得损坏（充分发挥悬挂金属件的作用）；4）一般采用空气硬化泥浆（防止泥浆脱落造成炉内气体泄漏）；5）炉体与悬挂砖之间应适当留有膨胀缝。

用锚固砖介绍加热炉。

在加热炉侧墙锚砖的布置中，我们借鉴了以往的设计经验和现场施工过程中的问题，将传统的矩形布置方法（见图1）改为梅花形布置方法。

锚固力在结构表面产生的应力场比矩形布置产生的应力场更均匀。这是因为图中A.B的中点是结构表面上四个锚砖的中点。如果你想要σA=σB，你需要RA=RB。此时，矩形布置的锚砖中心距为√2RA，梅花布置的锚砖中心距为2RB，2RB>√2RA，这表明当A.B获得相同的正应力时，梅花布置的锚转间距大于矩形布置。相反，当两种形式的布置间距相等时，梅花布置可以使锚砖的应力更加均匀，有利于锚砖的长期稳定，侧墙不易倒塌。

高铝锚固砖是指安装在工业窑外壳或支撑炉衬的钢结构上，埋在耐火材料衬里中起锚固和连接作用的高铝耐火砖。

高铝锚固砖按其理化指标分为三个品牌:LM-55.LM-65和JVI-75；其中L.M分别是铝和锚的汉语拼音首字母，其次是三氧化二铝的质量百分比。

目前，高温加热炉的炉顶大多挂平顶或拱顶。为了减少炉顶的散热，大多采用轻重组合的耐火材料结构。即下部接触火焰的工作衬里采用重质低水泥耐火浇注料，再覆盖一层轻质保温砖或纤维棉结构。

加热炉结构分析平顶轻重组合结构存在锚固砖从界面断裂，导致重材料整体坍塌的事故隐患。

主要原因是：1.1吊顶锚固砖受拉应力引起的一般复合吊顶设计结构为下层250~300mm的重质低水泥浇注料。重量约2.5g/cm，上部覆盖100~150mm的轻质浇注料（保温砖和纤维），重量小于1.0~1.5g/cm，锚固砖截面积一般为115mmX115mm，分布密度一般为中心距离300~350mm。锚固砖端面上的拉应力从下到上增加。此外，重质层锚固砖的拉应力增长最快，界面达到最大（约0.05mpa），然后轻质层增加较少。重质层约占炉顶重量的77%。

1.2吊炉顶界面锚固砖的剪应力除了重力引起的拉应力外，界面锚固砖还承受较大的剪应力。由于上层轻质保温浇注料与下层重质材料的差异较大，加热后的物理膨胀量也有很大差异。使用中层时会滑动，从而剪切锚固砖。剪切力的大小与保温材料的强度和重质材料的膨胀系数有关。显然，保温材料的强度越高，锚固砖随重质材料的滑移越有限，剪切应力越大。同样，重质材料的膨胀系数越大，层间滑移越大。产生的剪切力越大。这种剪切应力是循环的，因为停炉维护和温度波动在生产中是客观存在的。

1.3挂炉顶的温度分布特性以炉顶上表面温度为150℃计算，界面温度约为1100℃，即重质层温度降低约30%。也就是说，炉顶主要由上层轻质材料保温，两层之间的界面温度很高。

1.4锚固砖及其在不同温度下的强度特性导致烧结耐火产品的强度主要来自耐火材料中颗粒之间的陶瓷组合。这种陶瓷组合越高，强度就越高。高铝耐火产品的陶瓷组合主要是液相烧结的结果，即在高温下在耐火材料中形成液相，促进颗粒之间的粘结和物质迁移。形成的液相量越多，烧结强度越好，冷态强度越高。但冷强度和热强度往往是矛盾的。虽然高温液相量促进烧结，低温强度高，但当高温使用时，大量液相会再次出现，高温强度会下降。高温液相量越多，高温强度越低。

锚固砖的生产主要考虑两个方面：一是耐火性，二是抗拉强度。耐火性一般不会成为问题，最重要的是抗拉强度。目前，我们最关注的是砖的冷抗拉强度，因为整个炉顶重量悬挂在锚固砖上部的绞结处，温度不高，所以只要砖的室温抗拉强度足够，这里就不会断裂。如果室温抗拉强度不足，就会出现所谓的脱落问题。

事实上，坍塌事故时有发生。因此，无论是窑炉设计还是锚固砖制造，人们都更注重锚固砖的冷抗拉强度，生产中往往采用易于烧结的原材料制砖。吊顶温度分布特点分析表明，界面温度可达1100℃。这里温度下的锚固砖很可能产生更多的高温液相，导致砖的抗拉强度下降。然而，界面上的锚固砖承受着炉顶的大部分重量，拉伸应力和抗折强度之间的矛盾在这里最大化。同时，界面上的锚固砖也承受着巨大的循环剪切应力，增加了锚固砖界面断裂的可能性。由于界面以上的锚固砖温度较低，砖内基本没有液相，陶瓷结合稳定。

只要砖的室温强度足够，就不会造成断裂。正因为如此，炉顶锚固砖要么从顶部断裂，要么从复合界面断裂。拱顶结构采用拱顶砌体，需要较重的钢架来支撑拱顶的重量和水平推力，使拱顶本身不易脱落损坏，使用寿命比平顶长。

加热炉锚固砖的选择应按YB/T4439-2014指标进行验收和测试，但如果按标准购买锚固砖，其价格将远高于非标价格。目前，大多数加热炉制造商使用的锚固砖属于LZ-55或其他材料。