隨著現(xiàn)代窯爐技術的發(fā)展，高溫窯爐設備的大型化、高效化等技術革新，對爐內(nèi)耐火材料的性能和壽命提出了更高的要求。特別是對窯爐爐頂耐火材料的要求越來越高，當下窯爐頂部結構，多采用兩種砌筑方式，一種使用楔形耐火磚對拱砌筑，一種采用耐火澆注料整體預制澆注，整體澆注料的爐頂，因澆注料性質(zhì)的限制，內(nèi)襯材料很容易剝落甚至大塊坍塌，影響耐材整體壽命。同時澆注的內(nèi)襯材料施工條件要求高，需要烘烤才能脫模，相對施工用時長，也會影響整體的砌筑施工進度。采用耐火磚的結構，往往容易出現(xiàn)砌筑結構不合理，整體拱頂受力不均勻，出現(xiàn)局部掉磚或坍塌的情況，其中比如常見的梭式窯拱形頂存在的一些問題。

一：梭式窯拱形頂耐火磚承受的應力變化

梭式窯作為一種間歇式窯爐，具有生產(chǎn)靈活、操作方便等特點，得到廣泛應用；梭式窯一般最高使用溫度可達1650℃-1750℃之間，升溫時拱頂磚受熱向窯體側(cè)墻兩端膨脹，拱頂中心磚會承受來自左右兩邊拱頂磚的擠壓，形成擠壓應力，把中心磚頂起進入上部保溫層；停窯降溫時，拱頂磚向窯體兩端收縮，拱頂中心磚受重力下落，同時還會受到左右兩邊拱頂磚的牽拉作用，形成拉應力；梭式窯間歇操作較為頻繁，拱頂中心磚長期處在熱脹冷縮狀態(tài)下，壓應力和拉應力反復作用，中心磚反復被頂起、下落，應力累積到一定程度，出現(xiàn)裂縫直至斷裂，造成拱頂磚脫落，所以拱頂中心磚要具有更高抗壓和抗拉的性能。

二：梭式窯平面結構拱頂磚存在的缺陷

目前梭式窯一般采用氧化鋁空心球磚砌筑拱頂，具有輕質(zhì)高強的作用，但是現(xiàn)行的拱頂結構由拱腳磚和拱頂磚兩部分組成，拱腳磚具有傾斜支撐面為整體結構磚，其直接砌筑于窯體及兩側(cè)墻體上作為對拱頂磚的支撐，拱頂磚由多塊楔形平面磚砌筑成橋拱狀，其拱形的兩端分別支撐于拱腳磚傾斜支撐面上。這種具有拱形頂面的砌筑方式，存在很大程度上拱頂下滑風險，因為拱腳磚為整體結構磚，其直接砌筑在墻體磚面上，在水平方向上沒有外力對其進行防滑限定，其在拱形頂水平分力作用下有被向外推移的趨勢，加之拱頂磚在高溫條件下會因熱而產(chǎn)生膨脹，這就加劇了拱頂磚對拱腳磚的擠壓，使拱腳磚所受的水平推力大為增加，當該水平推力大于拱腳磚所固有的靜摩擦阻力時，拱腳磚就會發(fā)生沿墻體磚面的側(cè)滑而導致拱頂下沉開裂，這樣不但窯爐內(nèi)的熱量會大量散失，致使熱損耗變大熱效率變低，而且在拱腳磚側(cè)滑移量過大時，還會產(chǎn)生拱頂磚掉落，嚴重時還會發(fā)生拱頂塌陷，嚴重影響窯爐的使用壽命和生產(chǎn)的正常進行。因此這種拱頂磚的平面結構顯然存在缺陷，不具有抵抗水平推力阻止其產(chǎn)生側(cè)滑的能力。

三：解決拱形頂耐火磚側(cè)滑、塌陷的辦法。

①解決高溫應力造成的破壞問題。將拱頂中心磚采用重質(zhì)磚替代氧化鋁空心球磚，體密提高到2 .9kg/cm3以上，常溫耐壓強度從10MPa提高到100MPa以上，高溫性能得到較大改善，大大提高拱頂中心磚抗壓和抗拉能力，降低拱頂中心磚因應力作用產(chǎn)生斷裂。重質(zhì)磚同樣為楔形磚上端較大、下端較小，大端與小端的厚度差不小于10mm，砌筑時重質(zhì)磚與其相鄰的一側(cè)拱頂磚之間干砌筑；鎖住兩塊磚的大頭，保證不因重力影響而掉落；兩磚下部之間留出縫隙，縫隙寬度為1～2mm，拱頂中心形成一條縱向貫穿的干縫帶。

②解決拱頂磚側(cè)滑的辦法，將拱頂楔形磚的平面結構，改為用榫卯的連接方式，襯磚均通過半圓凸起和半圓凹槽咬合在一起，它能保證對拱頂維持良好的連接與密封，而且能結構穩(wěn)定、壽命長。