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窯爐用耐材包括窯爐的墻體和萱頂,一般分內(nèi)外三層,內(nèi)層為輕質(zhì)保溫棉、氈、板等,中層為重質(zhì)或大理輕質(zhì)保溫磚,外層以紅磚或低溫保溫磚為主。內(nèi)層的輕質(zhì)保溫層近幾年發(fā)展比較迅速,以低溫莫來石纖維為主,兼顧了高溫莫來石纖維、高鋁莫來石纖維、含鋯莫來石纖維等,在纖維制成工藝上采用了拉絲、甩絲、噴吹等工藝。內(nèi)層也有用耐用的硅藻土保溫磚輕質(zhì)莫來石、高鋁等輕質(zhì)磚或者板,以輕質(zhì)氧化鋁、莫來石等空心球磚為主體。中層的重質(zhì)材料仍然采用低鋁高硅、高鋁低硅、莫來石磚與堇青石、焦寶石與莫來石等材料制成的重質(zhì)材料為主。外層的低溫耐火材料主要以鋁礬土、焦寶石、粘土等制作而成,相對鋁含量偏低,耐溫性能較差但價(jià)格較低。
在蓄熱室使用的格子體還因氧化還原氣氛作用而損毀,其損毀機(jī)理主要在于變價(jià)離子在氧化和還原狀態(tài)其價(jià)態(tài)不同,配位狀態(tài)不同,產(chǎn)生體積變化,導(dǎo)致制品強(qiáng)度降低,開裂。在高溫長時(shí)間作用下,大理焦?fàn)t隔熱磚會(huì)被燒熔(又稱燒流)或軟化變形而損壞。窯內(nèi)某部位局部過熱或所砌硅藻土保溫磚價(jià)格耐火材料的耐火度不夠,耐火材料就被燒熔。有時(shí),耐火度合格,但荷重軟化溫度偏低,則長期使用時(shí),耐火材料也會(huì)軟化變形,影響了整個(gè)砌體的穩(wěn)性和使用壽命。燒損嚴(yán)重程度視溫度和耐火材料的性質(zhì)而定。小爐噴火口碹、小爐腿、舌頭、蓄熱室碹、熔化部窯碹和胸墻等是易被燒損的部位。玻璃池窯耐火材料在生產(chǎn)過程中受到的侵蝕是不可避免的。
玻璃對硅藻土保溫磚耐火材料的化學(xué)侵蝕,如果沒有物理侵蝕同時(shí)存在,則進(jìn)行得十分緩慢。加料口附近的上部結(jié)構(gòu)受到配合料粉塵的化學(xué)侵蝕。此處配合料粉塵的成分與玻璃液基本相同。也就是說此處耐火保溫磚與池壁磚受到的化學(xué)侵蝕基本相同。但是池壁磚受到的破壞比上部結(jié)構(gòu)要嚴(yán)重得多。之所以出現(xiàn)這種差別,主要是物理侵蝕條件不同。池壁磚除了受到玻璃化學(xué)侵蝕外,還受到玻璃液流的沖刷作用這一物理侵蝕。液流的沖刷把化學(xué)侵蝕的生成物不斷沖走,因而使玻璃液能夠不斷對耐用的硅藻土保溫磚價(jià)格耐火材料的新鮮表面進(jìn)行化學(xué)侵蝕。這兩種侵蝕共同作用的結(jié)果,使池壁磚損壞很快。但是上部結(jié)構(gòu)只受到與玻璃成分相同的配合料粉塵侵蝕,此處沒有液流的物理侵蝕。所以化學(xué)侵蝕的生成物留在耐火材料的表面,這就起到了保護(hù)作用,防止了配合料粉塵對耐火材料的進(jìn)一步侵蝕。由此可以看出化學(xué)侵蝕的破壞程度與物理侵蝕情況有很大的關(guān)系。
耐用的重質(zhì)耐火保溫磚基本有以下幾個(gè)品種:酸性磚:硅磚(SiO2),耐火粘土磚(SiO2+Al2O3),中性磚:高鋁磚,鉻磚(Cr2O3+Al2O3,MgO,F(xiàn)eO),堿性磚:鎂磚,鉻鎂磚,白云石磚,特種磚:尖晶石磚,鋯英石磚,氧化鋯磚,碳磚,碳化硅磚,其他磚。陶瓷窯爐最早用耐火材料以重質(zhì)磚為主,隨著輕質(zhì)隔熱耐火材料的不斷完善,大理硅藻土保溫磚重質(zhì)磚基本上在建筑衛(wèi)生陶瓷的隧道窯、軌道窯等除非有特殊需求外不再使用。而在耐腐蝕的窯爐如熔塊窯、做色料的梭式窯、回轉(zhuǎn)窯等領(lǐng)域仍然使用重質(zhì)耐火材料。目的是為了不至于掉渣、抗腐蝕強(qiáng)度好。特別是熔塊窯,物料直接和隔熱耐火磚接觸,更應(yīng)該謹(jǐn)慎選擇重質(zhì)耐火材料,尤其是材質(zhì)、密度和導(dǎo)熱系數(shù)等。這類窯爐的特點(diǎn)恰恰和隧道窯、軌道窯相反,一般重質(zhì)耐火材料在內(nèi)層而重質(zhì)耐火材料和保溫材料在中外層。
連鑄功能耐火材料以含碳為其特色,這是由大理硅藻土保溫磚耐火材料的應(yīng)用要求決定的。鱗片石墨的主要功能可概括為兩條:增強(qiáng)抗熱震性,因其較高的熱導(dǎo)率和較低的膨脹系數(shù),提高了熱擴(kuò)散能力,緩解熱應(yīng)力集聚;另外是其不與耐火氧化物產(chǎn)生陶瓷結(jié)合,大量的耐用的莫來石磚對緊密的氧化物陶瓷基質(zhì)及結(jié)合網(wǎng)絡(luò)起到了阻斷隔離作用,就像氣孔一樣,使熱應(yīng)力掉進(jìn)了“黑洞”,因而能夠阻止裂紋擴(kuò)展,其比氣孔絕熱更可貴的一點(diǎn)是,不對熔渣潤濕,不會(huì)吸收液渣“填坑”。要說明的是,不同于常見的金屬及其氧化物等,石墨的熱導(dǎo)率隨溫度的升高反而降低,在極高溫度下趨于不導(dǎo)熱狀態(tài),這對石墨作為連鑄功能耐火材料的應(yīng)用也大有裨益,在持續(xù)高溫應(yīng)用條件下可以使材料保持基本恒定的溫度梯度。增強(qiáng)抗侵蝕性,因其對渣、熔劑及鋼水的不潤濕性,不僅自身不容易被侵蝕,還進(jìn)而能夠保護(hù)包裹纏繞的基質(zhì)顆粒。另外,就是石墨特異的耐高溫性能,與一般耐高溫材料不同,石墨的強(qiáng)度是隨溫度的升高而增高,這也賦予基質(zhì)顆粒乃至基體材料較高的抗侵蝕性。