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貴州莫來石磚在現(xiàn)代陶瓷窯爐中應(yīng)用最為廣泛,主要因?yàn)槠滟|(zhì)輕、施工方便等特點(diǎn),操作起來比較容易。建筑衛(wèi)生陶瓷隧道窯、輥道窯、和其它陶瓷行業(yè)常用的推板窯等一些長形窯爐,由于有預(yù)熱帶、燒成帶、保溫帶、冷卻帶等,根據(jù)不同段的不同溫度合理使用輕質(zhì)耐火材料對(duì)窯爐的節(jié)能尤其重要。輕質(zhì)耐火材料近幾年發(fā)展迅速,尤其以輕質(zhì)粘土磚廠家輕質(zhì)莫來石磚、高鋁莫來石磚、莫來石纖維和高鋁莫來石纖維等發(fā)展較快,為建筑衛(wèi)生陶瓷的窯爐節(jié)能提供了必要的材料保障。陶瓷窯爐用重質(zhì)耐火材料與玻璃工業(yè)類似,主要以酸性磚、中性磚和部分特種磚為主,選磚的依據(jù)主要根據(jù)窯爐的燒成溫度、氣氛和熔融材料的腐蝕性、酸堿性等決定。
連鑄功能耐火材料的材料體系,由最初簡(jiǎn)單的熔融石英質(zhì)、鋁碳材質(zhì),逐步開發(fā)應(yīng)用了高耐蝕的鋯碳(渣線、棒頭)、鎂碳(棒頭、水口碗口、快換水口端面)、尖晶石碳(棒頭、水口內(nèi)壁)、高耐磨高碳化硅含量的質(zhì)量好的莫來石磚或鋯英石碳(快換水口端面)、透氣材料(長水口碗口、內(nèi)壁)及眾多浸入式水口防堵塞襯體材料(莫來石質(zhì)、尖晶石質(zhì)、白云石質(zhì)、鋯酸鈣質(zhì)等)。所用原材料更是品種廣泛,主原料使用各種氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化硅及合成貴州輕質(zhì)粘土磚莫來石、尖晶石、碳化硅、賽隆、阿隆等,碳源有鱗片石墨、無定形碳、瀝青、石墨微粉等;輔料發(fā)展更為全面、細(xì)微,各種防氧化劑(硅粉、碳化硅、低熔點(diǎn)玻璃粉、含硼材料、鋁粉、鋯化合物等)、增強(qiáng)劑、成型助劑、防潮劑等;結(jié)合劑雖仍以酚醛樹脂為主,有的輔以瀝青混合結(jié)合,酚醛樹脂的引入形態(tài)、稀釋調(diào)和劑、各種改性體(硼改性、鎳改性、碳化硅改性、白炭黑或有機(jī)硅改性等)等各公司不一,發(fā)展變化較大。
裂損主要發(fā)生在烤窯階段。烤窯時(shí),在貴州隔熱耐火磚內(nèi)部出現(xiàn)一定的溫度差,產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)械應(yīng)力。如升溫速度過快,超過了耐火材料允許的極限強(qiáng)度時(shí),將出現(xiàn)裂紋,甚至裂成碎塊。電熔的、高度燒結(jié)的致密耐火材料最易破損。除溫差產(chǎn)生應(yīng)力外,耐火材料晶型變化所造成的膨脹或收縮亦會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。升溫過快時(shí),晶型變化快,體積變化過劇,產(chǎn)生應(yīng)力過大,使耐火材料開裂,因而,在烤窯時(shí)必須按事先制定的烤窯曲線升溫??靖G后,質(zhì)量好的輕質(zhì)粘土磚廠家耐火材料長期處在高溫作用下,在該作業(yè)溫度下的耐火材料機(jī)械強(qiáng)度比在室溫下要低得多。如果作用于耐火材料的機(jī)械負(fù)荷偏大,則耐火材料會(huì)產(chǎn)生非彈性變形(與極黏的液體流動(dòng)相似),而導(dǎo)致破壞。
長水口一般不予預(yù)熱,且體型較大,抗熱震要求最為苛刻。當(dāng)前主要有兩大技術(shù)來應(yīng)對(duì)該問題。一是歐洲的內(nèi)壁氧化方式,以外國公司為例,長水口燒成采用裸燒方式,外部施釉,碗口遮蔽,內(nèi)孔體處于氧化氣氛,形成1~2mm厚的氧化層和1.5mm左右的變質(zhì)層以緩沖熱震,鋼包到1500℃以上的高溫鋼水直接沖擊該透氣絕熱層,延緩了對(duì)外部鋁碳本體的直接熱沖擊,抗熱震性得到保證;二是國內(nèi)開發(fā)的絕熱內(nèi)壁方式,使用高鋁聚輕磚或氧化鋯的空心球或貴州漂珠磚等低導(dǎo)熱材料預(yù)成型內(nèi)壁,也起到了很好的抗熱震效果,但制造工藝略為復(fù)雜。另外,一些無碳防堵塞技術(shù),如莫來石、輕質(zhì)粘土磚廠家尖晶石、鋯酸鈣等內(nèi)襯材料的引入,因?yàn)闊o石墨或極大地降低了碳含量,從而對(duì)開澆熱沖擊不敏感,在一定程度上也提高了水口的抗熱震性。
在形成輕質(zhì)粘土磚莫來石晶體后,晶體的發(fā)育對(duì)于產(chǎn)品的性能影響也很大。產(chǎn)品的性能隨著晶粒的尺寸增大而提高,但晶粒尺寸達(dá)到一定數(shù)值后,晶粒尺寸進(jìn)一步增加反而對(duì)于產(chǎn)品性能有所削弱。不過對(duì)于快燒的建陶產(chǎn)品而言,發(fā)育過大的晶粒尺寸的影響是微乎其微,因?yàn)闊芍贫戎胁]有足夠的時(shí)間讓晶體得到良好的發(fā)育長大。我們所要注意的是,如在釉料中引入高純結(jié)晶產(chǎn)品時(shí),需要控制其晶粒尺寸。許多的氧化物或礦化劑對(duì)莫來石磚的形成有促進(jìn)作用,其中MgO和FeO對(duì)黏土礦物轉(zhuǎn)化成貴州質(zhì)量好的輕質(zhì)粘土磚莫來石晶體的過程影響最大,可以有效降低莫來石的合成溫度,MgO和FeO對(duì)莫來石化的礦化作用主要是通過液相發(fā)揮效用。