一般將預(yù)分解窯窯內(nèi)分為4個(gè)帶，即分解帶、過渡帶、燒成帶和冷卻帶。四帶中，燒成帶窯襯更為關(guān)鍵，目前業(yè)內(nèi)外在預(yù)分解窯燒成帶主要采用堿性磚。
熱、機(jī)械和化學(xué)3種因素構(gòu)成了窯襯內(nèi)的應(yīng)力并導(dǎo)致其破壞。隨窯型、操作及窯襯在窯內(nèi)位置的不同，上述因素的破壞作用亦不同。其中起決定性作用的是火焰、窯料和窯筒體的變形狀況，它們使窯襯承受各種不同的應(yīng)力。
對堿性磚，具體有8種破壞因素，即熟料熔體滲入、揮發(fā)性組分的凝聚、還原或還原－氧化反應(yīng)、過熱、熱震、熱疲勞、擠壓和磨刷。但這８種因素對窯內(nèi)不同帶磚襯的破壞作用各有不同，現(xiàn)就這8種因素?fù)p壞堿性磚的機(jī)理分別作一簡述。
1 熟料熔體滲入：
熟料熔體主要源自窯料和燃料，滲入相主要是C2S、C4AF。其中滲入變質(zhì)層中的C2S和C4AF會強(qiáng)烈地溶蝕鎂鉻磚中的方鎂石和鉻礦石，析出次生的CMS和鎂薔薇輝石(C3MS2)等硅酸鹽礦物，有時(shí)甚至還會析出鉀霞石；而熔體則會充填磚襯內(nèi)氣孔，使該部分磚層致密化和脆化；加之熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力雙重作用，導(dǎo)致磚極易開裂剝落。因C2S、C4AF在550℃以上即開始形成，而預(yù)分解窯入窯物料溫度已達(dá)800℃～860℃，因此熟料熔體滲入貫穿于整個(gè)預(yù)分解窯內(nèi)，即熟料熔體對預(yù)分解窯各帶窯襯均有一定滲入侵蝕作用。
2 揮發(fā)性組分的凝聚：
預(yù)分解窯內(nèi)，堿性硫酸鹽和氯化物等組分揮發(fā)凝聚，反復(fù)循環(huán)，導(dǎo)致生料中這些組分的富集。由生產(chǎn)實(shí)踐，窯尾最熱級預(yù)熱器中生料的R2O、SO3和CI－含量往往分別比原生料增至5倍、3～5倍和80～100倍。當(dāng)熱物料進(jìn)入窯筒體后部1/3部位(800℃～1200℃區(qū)段后)，物料中的揮發(fā)性組分將會在所有磚面及磚層內(nèi)凝聚沉積，使該處高度致密化，并侵蝕除方鎂石以外的相鄰組分，導(dǎo)致磚滲入層的熱震穩(wěn)定性顯著減弱，形成膨脹性的鉀霞石、白榴石，使磚堿裂損壞，并在熱－機(jī)械應(yīng)力綜合作用下開裂剝落。因預(yù)分解窯從窯尾至燒成帶開始整個(gè)無窯皮帶，越靠近高溫帶，窯襯受堿鹽侵蝕的深度越深，窯襯損壞就越嚴(yán)重，因此要特別注意對該部位窯襯的選型。
3 還原或還原－氧化反應(yīng)：
當(dāng)窯內(nèi)熱工制度不穩(wěn)時(shí)，易產(chǎn)生還原火焰或存在不完全燃燒，使鎂鉻磚內(nèi)的Fe3+還原或Fe2+，發(fā)生體積收縮，而且Fe2+在方鎂石晶體中遷移擴(kuò)散能力比Fe3+強(qiáng)得多，這又進(jìn)一步加劇了體積收縮效應(yīng)，從而使磚內(nèi)產(chǎn)生孔洞、結(jié)構(gòu)弱化、強(qiáng)度下降。同時(shí)，窯氣中還原與氧化氣氛的交替變化使收縮與膨脹的體積效應(yīng)反復(fù)發(fā)生，磚便產(chǎn)生化學(xué)疲勞。這一過程主要發(fā)生在無窯皮保護(hù)的鎂鉻磚帶。
4 過熱：
當(dāng)窯熱負(fù)荷過高，使磚面長時(shí)間失去窯皮的保護(hù)時(shí)，熱面層基質(zhì)在高溫下熔化并向冷面層方向遷移，而使磚襯冷面層致密化，熱面層則疏松多孔(一般易發(fā)生于燒成帶的正火點(diǎn)區(qū)域)，從而不耐磨刷、沖擊、震動和熱疲勞，易于損壞。
5 熱震：
當(dāng)窯運(yùn)轉(zhuǎn)不正常或窯皮不穩(wěn)定時(shí)，堿性磚易受熱震而損壞。窯皮的突然垮落，致使磚面溫度瞬間驟增(甚至高達(dá)上千度)，而使磚內(nèi)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。此外，窯的頻繁開停使磚內(nèi)頻繁產(chǎn)生交變熱應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力一旦超出磚襯的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，磚就突然開裂，并沿其結(jié)構(gòu)弱化處不斷加大加深，最后使磚碎裂。窯皮掉落時(shí)帶走處于熱面層的碎磚片，使磚不斷損壞。熱震現(xiàn)象極易發(fā)生在靠近窯尾方向的過渡帶區(qū)域。
6 熱疲勞：
窯運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)磚襯沒入料層下，其表面溫度降低，而當(dāng)磚襯暴露于火焰中，則其表面溫度升高。窯每轉(zhuǎn)一周，磚襯表面溫度升降幅度可達(dá)150℃～230℃，影響深度15mm～20mm。如預(yù)分解窯轉(zhuǎn)速為3r/min，這種周期性溫度升降每月達(dá)130000次之多。這種溫度升降多次重復(fù)導(dǎo)致堿性磚的表面層發(fā)生熱疲勞，加速了磚的剝落損壞。
7 擠壓：
回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，窯襯受到壓力、拉力、扭力和剪切等機(jī)械應(yīng)力的綜合作用。其中，窯的轉(zhuǎn)動、窯筒體的橢圓度和窯皮垮落，使磚受到動力學(xué)負(fù)荷；磚和窯皮的重量及磚自身的熱膨脹，使磚承受靜力學(xué)負(fù)荷。此外，襯磚與窯筒體之間、磚襯與磚襯之間的相對運(yùn)動，以及擋料圈和窯體上的焊縫等，均會使磚襯承受各種機(jī)械應(yīng)力作用。當(dāng)所有這些應(yīng)力之和超過了磚的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，磚就開裂損壞。該現(xiàn)象發(fā)生于預(yù)分解窯整個(gè)窯襯內(nèi)。
8 磨損：
預(yù)分解窯窯口卸料區(qū)沒有窯皮保護(hù)，而熟料和大塊窯皮又較硬，會對該部位的磚襯，產(chǎn)生較嚴(yán)重的沖擊和磨蝕損壞。
二、降低窯襯消耗的基本措施
（1）注重襯料的選型和合理匹配
新型干法窯特別是大型預(yù)分解窯，使用了熱回收效率在60%以上的高效冷卻機(jī)以及燃燒充分且一次風(fēng)比例較少的多通道噴煤嘴(火力集中，靈活可調(diào))；且窯頭和窯罩又加強(qiáng)了密閉和隔熱,因此,出窯熟料溫度可高達(dá)1400℃,入窯二次風(fēng)溫可高達(dá)1200℃，從而造成系統(tǒng)內(nèi)過渡帶、燒成帶、冷卻帶及窯門罩、冷卻機(jī)高溫區(qū)以及燃燒器外側(cè)等部位的工作溫度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)窯。因此：
a，燒成帶正火點(diǎn)可使用直接結(jié)合鎂鉻磚、特種鎂磚或白云石磚；
b，正火點(diǎn)前后兩側(cè),視設(shè)備、操作和原燃料情況，可采用與正火點(diǎn)相同的磚或普通鎂鉻磚。最近開發(fā)的可掛窯皮的硅莫磚也正在向燒成帶的末端發(fā)展；
c，過渡帶則主要使用尖晶石磚、富鉻鎂磚或含鋯增韌白云石磚。近年開發(fā)的鋁質(zhì)磚---硅莫磚，也在過渡帶取得了很好的效果，而且不掛窯皮的品種可有效防止后結(jié)圈；
d，窯卸料口內(nèi)襯是大型窯窯襯中很薄弱環(huán)節(jié)之一，新窯或規(guī)則的窯上可用碳化硅磚、硅莫磚、尖晶石磚或直接結(jié)合鎂鉻磚。對窯口溫度較低的窯，可使用熱震穩(wěn)定性優(yōu)良的高鋁磚或磷酸鹽結(jié)合高鋁磚；若窯口變形時(shí)則可用剛玉質(zhì)或鋼纖維增強(qiáng)剛玉質(zhì)澆注料或低水泥型高鋁質(zhì)澆注料。
（2）把好進(jìn)貨質(zhì)量關(guān)和窯襯施工質(zhì)量關(guān)
2.1要嚴(yán)格遵守“水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程”中的相關(guān)要求，選購耐火材料時(shí)，應(yīng)要求供貨商提供產(chǎn)品質(zhì)量擔(dān)保書，并應(yīng)取樣送有關(guān)權(quán)威監(jiān)測部門復(fù)檢；嚴(yán)格進(jìn)廠驗(yàn)貨，以杜絕假冒偽劣產(chǎn)品進(jìn)廠。對查出的不合格品嚴(yán)禁入庫，磚庫內(nèi)不得有任何不合格磚；
2.2由于磚對窯的生產(chǎn)影響很大，各廠的使用條件不盡相同，對磚的要求也不會一樣，所以一般不要輕易的更換供貨商。如果必須更換，對新開發(fā)的供貨商，第一批磚需要試用，而且量不要太大，以免給雙方造成大的損失。對試用磚，不能設(shè)預(yù)付款，達(dá)到試用期后一次付清，寧肯磚價(jià)高一些；
2.3對施工質(zhì)量亦要進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督，以確保窯襯的耐火性、密封性、隔熱性、整體性、耐久性。重點(diǎn)應(yīng)對耐火泥的配制、磚縫和膨脹縫處理等一系列技術(shù)問題嚴(yán)格把關(guān)。首先，更換窯襯前要編制施工方案，按砌筑要求在窯內(nèi)劃出縱向和橫向控制線；其次，每天召開有關(guān)負(fù)責(zé)人協(xié)調(diào)會，及時(shí)解決施工中出現(xiàn)的問題；第三是實(shí)行項(xiàng)目負(fù)責(zé)制，設(shè)立專人跟班監(jiān)督；而后，要求砌筑選用耐火磚，不得缺角少棱。
2.4把好出庫關(guān)，這是大多數(shù)廠容易忽略的問題。耐火材料對保存和搬運(yùn)有嚴(yán)格的要求，各廠的儲運(yùn)條件又參差不齊，在砌筑前必須進(jìn)行嚴(yán)格的再檢驗(yàn)，嚴(yán)防破損、掉角、裂紋、受潮的磚入窯。對查出的不合格磚，要當(dāng)場銷毀，更不得回庫存放，以免再次混入窯內(nèi)。
（3）準(zhǔn)確把握局部挖補(bǔ)與整段更換窯襯的界限
兩者界定的一般原則為：掉磚處周圍的厚度不低于120mm，且掉磚周圍磚的實(shí)際使用時(shí)間不長、未受過惡劣條件的折騰、結(jié)構(gòu)未發(fā)生裂縫和排列錯(cuò)亂現(xiàn)象，這時(shí)可采用挖補(bǔ)的方法，否則就需要進(jìn)行整段更換。正確的判斷，不僅可以降低窯襯消耗，縮短停窯時(shí)間，而且可提高窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率。
（4）堅(jiān)持合理的烘窯升溫制度
窯襯砌筑好后還須妥善烘烤，烘烤時(shí)升溫不能過快，以免產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力而導(dǎo)致磚襯開裂、剝落。
由于耐火磚的品種較多，根據(jù)實(shí)踐及文獻(xiàn)介紹，使用B型磚時(shí)，因磚數(shù)量較多，對磚襯膨脹的襯償量較大，按0.5℃／min～1℃／min區(qū)段內(nèi)的升溫制度烘烤時(shí)，磚襯內(nèi)壓應(yīng)力總是低于磚的強(qiáng)度，非常安全。因此，預(yù)分解窯一般都選擇Ｂ型磚作為窯襯。
有些廠家更換窯襯后急于投料生產(chǎn)，常采用6～8h的快速烘窯制度，加之缺乏必要的措施來保護(hù)窯體和窯襯的安全，導(dǎo)致窯體及窯襯不必要的損壞。尤其直接結(jié)合鎂鉻磚對6～8h的快速烘窯不適應(yīng)，應(yīng)注意。
窯襯烘烤必須連續(xù)進(jìn)行，直至完成且要做到“慢升溫，不回頭”。為此烘烤前必須對系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)動試車，還要確保供電。此外，停窯時(shí)窯襯的冷卻制度亦對未更換磚的使用壽命有很大影響，因此停窯不換磚時(shí)必須慢冷以保窯襯安全。對于大型預(yù)分解窯，在停窯時(shí)可用輔助傳動進(jìn)行慢轉(zhuǎn)窯，扣風(fēng)，并在24h后方可打開窯門進(jìn)行快速冷卻。
（5）窯皮的粘掛及保護(hù)
燒成帶及其兩側(cè)過渡帶磚襯上窯皮的穩(wěn)定與否，這是影響磚襯使用壽命的決定性條件。
新磚砌好，按正常升溫制度達(dá)投料溫度后，即進(jìn)行投料。第一層窯皮的形成就是從物料進(jìn)入燒成帶及前后過渡帶時(shí)開始，必須嚴(yán)格控制熟料結(jié)粒細(xì)小均齊，配料合理；耐火磚熱面層中應(yīng)形成少量熔體（俗稱：出汗），使熟料與磚面牢固地粘結(jié)。粘結(jié)后，磚襯表面層溫度降低，熔體量減少，粘度增大，粘結(jié)層與磚襯面間粘結(jié)力就越大；而熟料繼續(xù)粘到新粘結(jié)的熟料上，使窯皮不斷加厚，直至窯皮過厚，窯皮表面溫度過高而造成該處熟料中熔體含量過多且粘度小，熟料不能再相互粘結(jié)為止。第一層窯皮粘掛的質(zhì)量優(yōu)劣對延長窯襯壽命有重要的作用。
窯皮實(shí)質(zhì)上是窯料的流量和成分。窯正常運(yùn)行時(shí)，入窯燃料的質(zhì)和量及其燃燒性狀，以及耐火磚在高溫下的性態(tài)等是不斷變化的。因此為了掛好窯皮且保護(hù)好窯皮，必須采取相應(yīng)的保護(hù)措施：
a，砌完磚必須進(jìn)行窯內(nèi)清理；投料后應(yīng)嚴(yán)格保證系統(tǒng)溫度及燒成帶溫度，使第一批窯料和該處耐火磚同時(shí)處于良好的掛窯皮狀態(tài)。掛窯皮時(shí)喂料量按正常量的80%即可；
b，開窯前要嚴(yán)格檢查燃燒控制系統(tǒng)、噴嘴結(jié)構(gòu)和位置及火焰形狀，并使之保持正常。預(yù)分解窯掛窯皮時(shí)間一般為1d。
（6）減少停窯次數(shù)，提高預(yù)分解窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率
所謂：“機(jī)怕開，電怕停，耐火磚最怕開開停停”。
由于頻繁的非計(jì)劃開停窯，往往是緊急止料停窯，會造成襯磚熱面迅速冷卻，收縮過快，磚內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞應(yīng)力，應(yīng)力隨多次停窯頻繁作用于磚內(nèi)，導(dǎo)致其過早開裂損壞；再次開窯時(shí)，磚熱面層往往隨窯皮剝落，還使窯襯內(nèi)磚位扭曲，降低窯襯使用壽命。那么，如何減少開停窯次數(shù)呢？
6.1對生產(chǎn)者來講：
a，首先設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)要穩(wěn)定，這是前提；
b，第二煤和料的質(zhì)要穩(wěn)，這是基礎(chǔ)；
c，第三煤和料的量要穩(wěn)，這是責(zé)任。
6.2對操作者來講：
“預(yù)打小慢車，防止大變動”。關(guān)鍵在一個(gè)預(yù)字，只有預(yù)想預(yù)料預(yù)計(jì)，才能預(yù)見，才能做到預(yù)調(diào)和預(yù)處理；只有預(yù)調(diào)和預(yù)處理，才能防止大波動和大事故；只有杜絕大波動和大事故，才能防止大變動。
6.3正確的選擇和使用火咀（燃燒器）：
對水泥廠生產(chǎn)熟料來講，火咀就是我們手中的槍，能否把槍用好直接關(guān)系到戰(zhàn)斗的勝負(fù)。鑒于篇幅所限，將寫專題討論。
總之，影響窯襯消耗的因素較多，也較復(fù)雜，只有不斷摸索，采用新技術(shù)、新材料，提高操作和管理水平，才能達(dá)到既可降低消耗，又可使窯系統(tǒng)均衡穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)之目的。
