Ada banyak faktor yang mempengaruhi masa pakai lapisan tahan api di tanur putar, dan ini bukan hanya masalah pada produk tahan api. Faktor-faktor tersebut meliputi tekanan termal, tekanan kimia, tekanan mekanis yang ditimbulkan oleh operasi produksi semen, kualitas bahan mentah yang dikalsinasi, desain dan pemilihan bahan tahan api, kualitas bahan tahan api, penyimpanan, konstruksi, pasangan bata, dan faktor lainnya.
Dampak tekanan mekanis pada masa pakaibatu bata tahan apidi tempat pembakaran
Tegangan mekanis adalah gaya internal yang berinteraksi antara berbagai bagian suatu benda ketika mengalami deformasi karena faktor eksternal, untuk menahan aksi faktor eksternal tersebut dan mencoba mengembalikan benda dari posisi deformasi ke posisi sebelum deformasi. Ketika tekanan mekanis pada batu bata tahan api di tempat pembakaran melebihi kekuatannya sendiri, batu bata tersebut akan rusak sebagian atau seluruhnya di bawah pengaruh tekanan.
Faktor utama penyebab tekanan mekanis adalah dua alasan berikut:
(1) Deformasi elips. Karena faktor gabungan dari batu bata pelapis, bahan kiln, dan berat silinder itu sendiri, silinder kiln mengalami deformasi. Di bawah pengaruh gravitasi dan beban panas, penampang lingkaran silinder menjadi elips. Saat kiln berjalan, elips menyebabkan tekanan mekanis pada batu bata tahan api, dan semakin besar elips, semakin besar pula tekanan mekanisnya. Tegangan geser yang ditimbulkan oleh perubahan elips bekerja pada arah singgung setiap cincin batu bata sehingga menyebabkan batu bata terkelupas membentuk cincin. Dalam keadaan normal, ketebalan pengelupasan seragam dan keras. (2) Sumbu tanur semen putar diimbangi. Rotary kiln ditopang oleh sabuk, roda pendukung, dan roller. Sumbunya harus berupa garis yang menghubungkan titik pusat lingkaran penampang tempat pembakaran dan pada garis lurus. Namun, setelah cangkang kiln dipasang dan sebagian cangkang dipotong dan diganti, atau setelah kiln berjalan selama jangka waktu tertentu dan sistem termal di dalam kiln tidak stabil, sumbu kiln akan diimbangi oleh aksi beban dan beban panas. Setelah itu, setelah jangka waktu pengoperasian yang lama, belt dan roller akan aus, roller akan menyimpang ke luar dan ke dalam, dan kondisi beban di setiap titik penyangga akan berubah. Khususnya, jika beban pada titik penyangga terlalu besar, bantalan rol dapat dengan mudah terbakar, sabuk dan permukaan rol terkelupas secara tidak normal atau retak, yang selanjutnya akan memperburuk offset sumbu badan kiln; akibatnya bata tahan api akan terjepit dan berubah bentuk sehingga menyebabkan kerusakan atau rontok. Bentuk bata api yang rusak bervariasi kedalamannya.
Dampak tekanan termal pada masa pakai batu bata tahan api di tempat pembakaran
Tegangan termal mengacu pada tegangan yang dihasilkan ketika benda tidak dapat mengembang dan berkontraksi secara bebas karena kendala eksternal dan kendala timbal balik antara bagian-bagian internal ketika suhu berubah. Ekspansi termal-suhu tinggi dapat dengan mudah menyebabkan ekspansi aksial dan tekanan kompresi pada batu bata tahan api, yang merupakan salah satu alasan penting terjadinya pengelupasan dan pecahnya batu bata api di tempat pembakaran. Mengambil batu bata magnesia-kromium atau spinel sebagai contoh, tingkat ekspansi pada 1400 derajat dapat dihitung sebagai 1,6%. Pemuaian bata api dengan panjang 198mm bisa mencapai 3,17mm. Pemuaian yang begitu besar, jika celah annular tidak dibiarkan dengan benar, akan menyebabkan batu bata tahan api tertarik, rontok, atau terkelupas, sehingga secara serius memperpendek masa pakai batu bata tahan api tersebut.
Dampak operasi produksi tanur putar terhadap masa pakai bahan tahan api
Mekanisme dampak operasi produksi terhadap masa pakai batu bata tahan api sangatlah kompleks dan terdapat banyak faktor. Hal ini terutama dianalisis dari dua aspek berikut.
(1) Kerusakan batako disebabkan oleh suhu kalsinasi yang terlalu tinggi. Suhu nyala api di dalam tanur prakalsiner kering yang baru dapat mencapai lebih dari 1700 derajat. Selain itu, suhu pengoperasian zona transisi, zona pembakaran, zona pendinginan, tudung tanur, tenggorokan pendingin, zona-suhu tinggi, dan bagian luar nosel jauh lebih tinggi dibandingkan suhu pengoperasian tanur konvensional. Bahkan dengan-bahan tahan api berkualitas tinggi, masa pakai lapisan zona transisi, pembakaran, dan pendinginan tanur putar besar biasanya 0,5 hingga 1 tahun, bahkan ada yang hanya bertahan 3 hingga 5 bulan. Lapisan mulut dan nosel kiln biasanya memiliki masa pakai hanya 0,5 hingga 1 tahun, atau bahkan kurang. Kap kiln dan lapisan tenggorokan yang lebih dingin memiliki umur sekitar 2 tahun. Selama fase produksi percontohan, tanur putar biasanya beroperasi hanya pada 70% hingga 75% atau bahkan lebih rendah, dengan kejadian yang jarang mencapai 85% hingga 90%. Jika hal ini ditambah dengan pengoperasian preheater dan precalciner yang buruk, laju dekomposisi material yang masuk bisa menjadi sangat tidak stabil, yang menyebabkan seringnya terjadi pergeseran posisi berbagai zona proses di dalam kiln. Hal ini dapat menyebabkan pengoperasian kiln tidak stabil dan mempercepat kerusakan lapisan. Misalnya, temperatur pembakaran yang terlalu tinggi dapat merusak bata tahan api kiln, seperti yang ditunjukkan pada area yang dilingkari pada Gambar 5. (2) Kerusakan bata disebabkan oleh kecepatan kiln yang tinggi. Kecepatan putaran tanur pradekomposisi kering baru sering kali 3-3,7 putaran/menit, atau bahkan mencapai 4 putaran/menit atau lebih, dan kecepatan linier cangkang tanur putar mencapai lebih dari 1 m/s. Pada tanur kering baru dengan kecepatan putaran tinggi, diameter besar, dan suhu tinggi, efek destruktif gabungan dari tekanan termal, tekanan mekanis, dan erosi kimia pada lapisan tanur jauh lebih besar dibandingkan tanur tradisional. Hal ini mensyaratkan bahwa lapisan kiln pada kiln kering yang baru harus memiliki kekuatan dan stabilitas yang cukup baik dalam kondisi dingin maupun panas.
