一、窑皮的作用

窑皮是黏附于窑内高温带耐火材料表面的水泥熟料，对保护窑衬，延长耐火材料寿命起非常重要的作用。

大型新型干法水泥窑的火焰温度高达1700℃以上。如无窑皮保护，耐火材料表面就会在很高的温度下工作。耐火材料很快就会因高温和侵蚀的作用而损毁。窑皮的热导率为1.16w/(m·K)，碱性砖的热导率为2.70w/(m·K)。如有150mm厚的窑皮存在，碱性砖的热面温度从1500℃降至600～700℃，热端膨胀从105％降至006％～007％。工作负荷大为缓和。从而，耐火材料的侵蚀得以减慢，窑衬寿命得以保持。

二、窑皮的形成过程

水泥回转窑中，火焰不断对窑衬和窑料表面加热。随窑体的运转，窑料在不断地翻滚。当窑料埋住衬料时，衬料就将吸收的热量传给窑料，窑料的温度增高，衬料的温度降低，部分窑料黏附在窑衬上。当窑料被提升到高位置后，窑料在重力的作用下下落，窑料和窑衬分离，撕下部分黏附在窑衬上的窑料。这一过程如图14-3所示。

黏附在窑衬上的窑料

随时间的延续，耐火材料表面开始“发汗”，即出现液相。这时，窑料埋住窑衬，窑衬把热量传给窑料后温度降低，就能黏附一部分窑料，并把其中一些细粒窑料“冻结”在窑衬上。如果“冻结”的窑料多，“撕裂”掉落的窑料少，窑皮就会缓慢增厚。随厚度的增长，窑皮表面的温度增高，达到“冻结”  “撕裂”平衡后，窑皮就不再增长。

如果窑内温度或窑料成分急剧变化，或因“冻结”-“撕裂”平衡破坏，或因窑体膨胀/收缩产生很大应力．或因窑料中β-C2S转化成γ-C2S使窑皮粉化，窑皮就会大面积脱落。不过，只要烧成条件保持稳定，窑皮又会慢慢形成，对耐火材料又会起到保护作用。如烧成条件变化过快，窑皮频繁脱落，耐火材料的寿命就会受到很大影响。

三、窑皮的形成条件

通过上述分析可知，挂上窑皮的基本条件是：

①窑料有液相；

②窑料有细粒；

③耐火材料表面发汗；

④耐火材料窑皮反应层不被烧流；

⑤随后粘上的窑皮也不被烧流。

当半熔融态的窑料和窑皮接触时，其中的一部分细粒部分粘连在窑皮上，形成窑皮。随后，一方面熟料熔体渗入砖内，并与砖内的组分反应；另一方面，黏附继续进行，早先黏附的窑皮被“冻结”在砖面上。由此，窑皮就一层接一层挂上去，直到达到动态平衡。

如果温度低，窑料液相少，就挂不上窑皮；反之，液相太多，窑皮又容易被烧流。从耐火材料来讲，窑衬表面不“发汗”，耐火砖表面就难以粘上窑料。但是，窑衬“发汗”过多，耐火材料又会受到严重侵蚀，窑衬的寿命也会降低。从水泥熟料来讲，细粒子的黏附倾向大，粗粒子的剥蚀能力强。窑料中需要有一定比例的粗细颗粒以保证被黏附上窑料的速度和被撕裂下来窑皮的速度平衡。总之，窑皮是高温条件下水泥熟料和耐火材料互相作用的产物。挂好窑皮需要协调水泥生产条件和耐火材料。如果水泥生产条件和耐火材料特性能互相适应，就能挂好窑皮。

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