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1 窯頭罩普遍結(jié)構(gòu)形式和施工方式
新型干法回轉(zhuǎn)窯窯頭罩普遍結(jié)構(gòu)形式為用工字鋼焊接的鋼結(jié)構(gòu)框架，在鋼結(jié)構(gòu)框架下面鋪設(shè)6～10 mm的鋼板，鋼板上均布錨固件，澆注料施工時在錨固件扒釘根部、鋼板內(nèi)表面鋪設(shè)50～100 mm的硅酸鈣板，在錨固件上涂瀝青漆或者纏膠帶，預(yù)留膨脹縫，鋼板上開澆注孔，底部支模板，模板下方需要搭設(shè)腳手架進(jìn)行支撐。
2 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的弊端
2.1 隔熱硅酸鈣板易損壞
傳統(tǒng)形式的窯頭罩需要在錨固件根部、鋼板的表面鋪設(shè)一層硅酸鈣板，主要起到隔熱作用，可以保護(hù)底部鋼板、鋼結(jié)構(gòu)框架以及錨固件和鋼板焊接點(diǎn)免受高溫侵蝕。硅酸鈣板的固定一般是在錨固件根部用細(xì)鐵絲纏繞捆綁的方式，而此環(huán)節(jié)是窯頭罩施工過程中最為薄弱的環(huán)節(jié)，澆注料施工時硅酸鈣板受到振動棒的振動以及澆注料的流動性沖擊往往會脫離原先固定的位置，造成在整個澆注料內(nèi)部的各個區(qū)域都填充著硅酸鈣板，暴露在澆注料表面的硅酸鈣板受到高溫氣體和熟料顆粒的沖刷后很容易損壞，損壞的硅酸鈣板在澆注料內(nèi)部互相連通形成通道，高溫氣體經(jīng)過通道損害錨固件、底板、框架，直至窯頭罩損壞。
2.2開孔式澆注孔容易破壞保溫層
澆注料施工時需要在底部鋼板表面預(yù)留澆注孔，而澆注孔不宜預(yù)留過多過大，因?yàn)檫^多過大的澆注孔會減少錨固件的數(shù)量，影響到框架的整體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而澆注孔預(yù)留較少較小時澆注料不容易施工而且振動棒也不容易振動到位，為了填充到位只能采取澆注料多加水，用流淌的方式讓澆注料流到各個位置，而澆注料施工質(zhì)量好壞的最重要環(huán)節(jié)就是水分控制，水分過多就會造成澆注料內(nèi)部孔隙率過高，嚴(yán)重影響到澆注料的使用周期，同時水分過多還會造成養(yǎng)護(hù)困難、養(yǎng)護(hù)周期長的問題，在生產(chǎn)任務(wù)重、檢修周期短時此問題會顯得尤為突出，嚴(yán)重影響和制約著各項(xiàng)工作的正常開展。
2.3其他弊端
傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的窯頭罩因?yàn)樾枰佋O(shè)底部鋼板、鋪設(shè)硅酸鈣板、錨固件偏長等問題，所以框架的總體重量偏重、造價偏高，導(dǎo)致澆注料的厚度也不易控制，澆注料過薄時使用周期偏短，澆注料過厚，起到支撐加固作用的工字鋼容易變形彎曲，產(chǎn)生的應(yīng)力會直接作用到澆注料上，導(dǎo)致澆注料因應(yīng)力開裂，窯頭罩內(nèi)的高溫?zé)煔鈹y帶飛沙料從澆注料開裂處沖刷腐蝕錨固件和鋪底鋼板，致使錨固件、澆注料和鋼結(jié)構(gòu)很快損壞。
3 窯頭罩結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)化改進(jìn)
3.1增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度
因翼板太窄這一結(jié)構(gòu)特性，導(dǎo)致工字鋼在應(yīng)用中難以發(fā)揮鋼材的強(qiáng)度，為了增加鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，把鋼結(jié)構(gòu)框架由工字鋼改成H型鋼，相比之下H型鋼雖然略重于工字鋼，但H型鋼翼板寬大、焊接面大，焊接拼接比工字鋼操作簡單，單位重量的力學(xué)性能更好，而且施工更方便，可以節(jié)省大量的材料和施工時間，承重性也更好。
3.2降低框架重量
為了降低框架重量，方便澆筑施工，取消了鋪設(shè)在鋼結(jié)構(gòu)框架上面的鋼板，之前的鋼板厚度為6 mm，面積約50 m：，重量近3 t，去掉鋼板后降重明顯。
3.3改變錨固件焊接點(diǎn)位置
使用Φ50mm無縫鋼管鋪設(shè)在H型焊接而成的框架中，鋼管與鋼管平行布置，鋼管與鋼管中心的距離就是錨固件之間的間距，錨固件焊接在無縫鋼管上，焊點(diǎn)暴露在外，不受高溫腐蝕。
3.4取消硅酸鈣板
針對硅酸鈣板不易固定、澆注料不易施工、容易產(chǎn)生孔洞和澆注料振動不實(shí)的問題，采取的應(yīng)對措施是取消了硅酸鈣板，采用底部支模、頂部澆筑的施工方式，倒人模內(nèi)的澆注料應(yīng)立即使用振動棒振實(shí)，振動時不得在同一位置久振，澆注料表面返漿、氣泡變少后即可將振動棒緩慢抽出，避免澆注料出現(xiàn)離析現(xiàn)象或者出現(xiàn)孔洞。
從窯頭罩使用工況和經(jīng)濟(jì)性方面考慮，澆注料宜選用莫來石高強(qiáng)耐火澆注料，膨脹縫要按設(shè)計要求留設(shè)在錨固件間隔的中間位置，每隔1.5 m插入2 mm厚的三合板;考慮到施工的方便性，也可以在安裝模板時在模板對接縫隙處夾裝三合板，既可以起到膨脹縫的作用又方便施工。
4 改進(jìn)的窯頭罩施工注意事項(xiàng)
改進(jìn)后的窯頭罩取消硅酸鈣板，全部為澆注料，所以需要根據(jù)窯頭罩的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行承重計算，防止出現(xiàn)因?yàn)闈沧⒘线^重使鋼結(jié)構(gòu)變形，造成澆注料表面因應(yīng)力開裂的問題。焊接錨固件的鋼管不宜過長，盡量控制在1 m以內(nèi)，以免鋼管因受力過大而彎曲變形。為了防止鋼管變形，澆注料施工完畢后可以在縱向均布的鋼管上面橫向平鋪一根鋼管，鋼管與鋼管接觸點(diǎn)焊接，橫向平鋪的鋼管兩端和H型鋼緊密接觸，并進(jìn)行焊接，起到加強(qiáng)、防拉伸、防變形的作用
為了增加錨固件與鋼管的焊接面，錨固件根部和鋼管應(yīng)帶有角度焊接，即采取“之”字形式焊接。錨同件布置示意。
改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)形式由于澆注料直接暴露在表面，通風(fēng)狀態(tài)良好，可以很好地避免鋼材以及鋼材和錨固件的焊點(diǎn)受高溫腐蝕后氧化變形，但一定要注意防雨雪、防粉塵覆蓋堆積，所以必須增設(shè)防雨防灰棚。
因?yàn)楦G頭罩頂部是帶有坡度的，再加上澆注料的自流平特性，所以澆注料施工時上表面不容易和鋼結(jié)構(gòu)框架角度一致。為了使角度一致，需要在錨固件根部鋪設(shè)薄鋼板，薄鋼板的厚度以2～3 mm為宜，薄鋼板和鋼管點(diǎn)焊即可，但一定要在澆注料失去流動性時及時拆除，具體，這樣不但有利于澆注料的水分蒸發(fā)還便于及時發(fā)現(xiàn)澆注料內(nèi)部是否有孔洞，并及時發(fā)現(xiàn)問題、處理問題。盡量使錨固件和鋼管的焊接點(diǎn)暴露在自然環(huán)境中，或者焊點(diǎn)上面盡量減少澆注料的覆蓋厚度，防止焊點(diǎn)受到高溫腐蝕。
為了加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)框架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在長度方向上的H型鋼應(yīng)使用整根鋼材，在寬度方向上使用短節(jié)鋼材，但在焊接時各接觸面一定要進(jìn)行滿焊。待澆注料表面硬化，強(qiáng)度達(dá)到70%以上方叮拆底部模板，拆模后應(yīng)及時對澆注料進(jìn)行檢查，出現(xiàn)蜂窩、剝落和孑L洞等質(zhì)量問題要及時用同型號澆注料進(jìn)行處理和修補(bǔ)。
5 使用效果及經(jīng)濟(jì)效益
傳統(tǒng)形式的窯頭罩使用周期一般為1.5～2年，優(yōu)化改造后窯頭罩的使用周期可以穩(wěn)定控制在3年以上。按傳統(tǒng)形式窯頭罩使用周期為1.75年，窯頭罩澆注料的使用量為30 t，噸澆注料的價格為3 000元，窯頭罩制作費(fèi)用10萬元，噸澆注料的施工費(fèi)用1200元，窯頭罩使用鋼材量12 t，噸鋼材價格4 000元，錨固件費(fèi)用20 000元進(jìn)行粗略計算，傳統(tǒng)形式窯頭罩的總費(fèi)用為274 000元，每年均攤成本為156571元。
按改造前后窯頭罩的總成本基本相同，只是使用周期不同來計算，優(yōu)化改造后的窯頭罩每年均攤成本為91333元。這樣改造后的窯頭罩和改造前相比每年可以節(jié)約成本65238元，一個使用周期(3年)即可節(jié)約成本195714元，這還不包括模板、硅酸鈣板、搭設(shè)腳手架、使用吊車、對生產(chǎn)系統(tǒng)影響和安全方面的投入，經(jīng)濟(jì)效益較為可觀。
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