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輕質(zhì)耐火材料最早以漂珠磚廠家輕質(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(jì)九十年代后期莫來(lái)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(lái)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(dǎo)率大大降低,形成了質(zhì)量好的耐火隔熱磚。本世紀(jì)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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,強(qiáng)度較高,可以抵抗?fàn)t窯局部機(jī)械震動(dòng)不開裂,熱效工作時(shí)抗?jié)B漏性能強(qiáng),不易被金屬熔融液浸潤(rùn),不粘結(jié),導(dǎo)熱與膨脹系數(shù)小,保證熱工設(shè)備的穩(wěn)定性。
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)或承德輕質(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(lái)石纖維為主,兼顧了高溫莫來(lái)石纖維、高鋁莫來(lái)石纖維、含鋯莫來(lái)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)層也有用質(zhì)量好的漂珠磚輕質(zhì)莫來(lái)石、高鋁等輕質(zhì)磚或者板,以輕質(zhì)氧化鋁、莫來(lái)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(lái)石磚與堇青石、焦寶石與莫來(lái)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(duì)鋁含量偏低,耐溫性能較差但價(jià)格較低。
低導(dǎo)熱多層漂珠磚復(fù)合莫來(lái)石磚使用創(chuàng)新的工作層、保溫層、隔熱層多層復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),導(dǎo)熱系數(shù)大大降低。該材料的工作層以莫來(lái)石為骨料,加入12%~15%的碳化硅,10%~12%的紅柱石細(xì)粉,具有較高的常溫耐壓強(qiáng)度、較高的荷重軟化溫度、良好抗熱震性;保溫層設(shè)計(jì)采用M60或M70莫來(lái)石為主原料,適宜的氧化鋁含量使其具備更高的承德漂珠磚莫來(lái)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(dǎo)熱系數(shù),且與工作層具有良好的結(jié)合性、較高的強(qiáng)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(dǎo)熱系數(shù)(見表1)都處于較低位置,同時(shí)在高溫下的收縮率也是較低[1]。因此低導(dǎo)熱多層復(fù)合莫來(lái)石磚具有高強(qiáng)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(shí)由于其具有低導(dǎo)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(shí)延長(zhǎng)了筒體使用壽命,從而能為水泥企業(yè)帶來(lái)較大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
裂損主要發(fā)生在烤窯階段??靖G時(shí),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(yīng)的機(jī)械應(yīng)力。如升溫速度過(guò)快,超過(guò)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(guò)快時(shí),晶型變化快,體積變化過(guò)劇,產(chǎn)生應(yīng)力過(guò)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)量好的漂珠磚廠家耐火材料長(zhǎng)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。
玻璃對(duì)漂珠磚耐火材料的化學(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(shuō)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(duì)質(zhì)量好的漂珠磚廠家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(duì)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。