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低導熱多層輕質(zhì)硅磚復合莫來石磚使用創(chuàng)新的工作層、保溫層、隔熱層多層復合結(jié)構(gòu)設計,導熱系數(shù)大大降低。該材料的工作層以莫來石為骨料,加入12%~15%的碳化硅,10%~12%的紅柱石細粉,具有較高的常溫耐壓強度、較高的荷重軟化溫度、良好抗熱震性;保溫層設計采用M60或M70莫來石為主原料,適宜的氧化鋁含量使其具備更高的承德輕質(zhì)硅磚莫來石相含量,幾乎不含剛玉相,其保溫層具備比工作層更低的導熱系數(shù),且與工作層具有良好的結(jié)合性、較高的強度及耐磨性。隔熱層選用含鋯纖維板,因含鋯纖維板在不同溫度下的導熱系數(shù)(見表1)都處于較低位置,同時在高溫下的收縮率也是較低[1]。因此低導熱多層復合莫來石磚具有高強度、高耐磨、高抗蝕、高荷重軟化溫度以及優(yōu)良的抗熱震性能,完全滿足了大中型水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝的要求,同時由于其具有低導熱的特性,使得筒體外表溫度降低,減少了噸熟料原煤消耗,同時延長了筒體使用壽命,從而能為水泥企業(yè)帶來較大的社會經(jīng)濟效益。
這種化學侵蝕主要發(fā)生在池爐熔化池上部結(jié)構(gòu)和蓄熱室。在不同部位,配合料粉塵也有差別。加料口附近的配合料粉塵,其成分與玻璃成分基本相同。由于輕質(zhì)硅磚廠家硅砂顆粒密度較大,離加料口越遠配合料粉塵中SO?含量越低。配合料粉塵的多少與很多因素有關(guān)。對于同一種玻璃配合料粉塵量與原料密度、顆粒度、加料方式有很大關(guān)系。配合料加水、壓餅或制球都可以大大減少配合料粉塵量。燃料的灰分及燃燒產(chǎn)物與隔熱磚的化學反應造成的化學侵蝕。燃燒重油和天然氣時,灰分基本不存在,而V?O?和NO雖然對耐火材料侵蝕嚴重,但一般重油中含量很少,在池爐生產(chǎn)中影響不大。這些就是玻璃配合料粉塵與承德輕質(zhì)硅磚耐火材料化學反應造成的侵蝕,
裂損主要發(fā)生在烤窯階段??靖G時,在承德隔熱耐火磚內(nèi)部出現(xiàn)一定的溫度差,產(chǎn)生相應的機械應力。如升溫速度過快,超過了耐火材料允許的極限強度時,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)生應力外,耐火材料晶型變化所造成的膨脹或收縮亦會產(chǎn)生應力。升溫過快時,晶型變化快,體積變化過劇,產(chǎn)生應力過大,使耐火材料開裂,因而,在烤窯時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)硅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械強度比在室溫下要低得多。如果作用于耐火材料的機械負荷偏大,則耐火材料會產(chǎn)生非彈性變形(與極黏的液體流動相似),而導致破壞。
抗鋼液侵蝕性越高越好,尤其是棒頭材料。這是因為棒頭區(qū)域承受高湍流鋼水的持續(xù)沖刷侵蝕,蝕損較快會導致控流不好或失控終澆?,F(xiàn)多采用承德隔熱耐火磚或鋯碳復合料(適用于大多數(shù)碳素鋼)及鎂碳料。質(zhì)量好的輕質(zhì)硅磚廠家高溫強度指標要求不高,因為塞棒壁相對較厚,有足夠強度,故而幾乎所有廠家均把生產(chǎn)過程中的廢品、廢料、車削料、集塵回收料經(jīng)過破碎、分篩、烘烤(或燒成除碳)回加進塞棒本體料,可以引入50%(w)左右。由于塞棒使用中需要垂直固定,且進行高頻往復沖動,對強度也有最低要求,一般而論,本體材料燒后常溫抗折強度不得低于4MPa。
玻璃和配合料的揮發(fā)物在池爐的上部空間和蓄熱室中部都存在,對這些部位的耐火保溫磚進行化學侵蝕。揮發(fā)物的成分主要是輕質(zhì)硅磚堿金屬氧化物的化合物和硼的化合物,還有氟化物、氯化物和硫的化合物。這些揮發(fā)物除以氣相狀態(tài)與耐火材料發(fā)生化學反應外,在溫度低時還會凝結(jié)成液相與耐火材料發(fā)生化學反應。其中鈉的化合物在1400℃。時就會冷凝。這些冷凝液體通過浸潤、擴散向承德輕質(zhì)硅磚耐火材料氣孔內(nèi)滲透。尤其是當上部結(jié)構(gòu)砌體有龜裂和未充滿泥漿的砌縫時,會給耐火材料造成很大的破壞。隨著池爐技術(shù)的進步,蓄熱室的高度不斷增加,格子體自重對于下層格子磚及爐條碹的壓力很大,當化學侵蝕將其損壞后,在損壞部位由于應力集中而破壞,結(jié)果會導致整個格子體的倒塌。
輕質(zhì)耐火材料最早以輕質(zhì)硅磚廠家輕質(zhì)粘土磚為主,由于耐溫性能有限,只能用到溫度比較低的窯爐內(nèi)使用,上世紀九十年代后期莫來石磚、氧化鋁熔融噴吹技術(shù)逐漸成熟從而開發(fā)了空心球磚,近幾年來耐火材料發(fā)泡工藝的成熟又開發(fā)了發(fā)泡型輕質(zhì)耐火材料,使耐火材料的熱導率大大降低,形成了質(zhì)量好的耐火隔熱磚。本世紀初,耐火纖維技術(shù)發(fā)展較快,耐火纖維的壓成板、氈等定型材料工藝逐步完善且耐火纖維的溫度不斷提高,形成了目前的耐火纖維隔熱材料系列產(chǎn)品?;瘜W性質(zhì)穩(wěn)定,強度較高,可以抵抗爐窯局部機械震動不開裂,熱效工作時抗?jié)B漏性能強,不易被金屬熔融液浸潤,不粘結(jié),導熱與膨脹系數(shù)小,保證熱工設備的穩(wěn)定性。