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陶瓷纤维的耐火性能和发展系列

陶瓷纤维的耐火性能和发展

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2018-08-21     

近年来陶瓷纤维在高温烧成窑炉方面的应用前景日益扩大,以陶瓷纤维制成的各类制品以隔热效果好,使用简便,特别是蓄热小等特征,普遍采用于各式窑炉中,大大显示出很高的节能效率。

 

  (1)品种与性能:陶瓷耐火纤维最重要的指标是纤维的直径与热稳定性。陶瓷工业中常用的是Al2O3SiO2纤维,根据Al2O3的含量高 低分为不同的使用范围,也在其中引入Cr2O3材料以提高其耐火与抗氧化特性。一般氧化铝含量高、氧化铁等杂质含量低的纤维制品呈纯白色、引入氧化铬的纤 维呈销带奶黄调的颜色。陶瓷纤维的平均直径为24微米。纤维细、密度小、导热率低者使用温度高。若纤维粗、密度大时使用效果不理想。纤维的热稳定性指标更 为重要。Al2O3-SiO2纤维各种产品在1260℃的线收缩范围为3588%之间。收缩量也直接影响到热稳定性。

 

  由于纤维导热率低、密度小、重量轻,在设计建造窑炉时均采用较轻的钢架支撑结构,从而使陶瓷窑炉的发展进入窑炉轻量化时代。纤维蓄热小、适 应快速升温、冷却烧成方式。纤维有柔性可加工成带凹槽或开口的制品,且具有良好的抗机械震动与冲击的能力,化学稳定性也较好,这些优点为新型窑炉的发展, 并波及到陶瓷工艺、行业的发展产生重要的推动作用。   目前陶瓷纤维制品有:毡、毯、砌块、散状纤维、纤维纸及真空成型的各种制品,工作范围一般在8711427℃,特殊情况下可短期在极限温度以上的高温 下使用。

 

  (2)砌筑方法与注意事项:耐火纤维毡、适用于窑炉内衬可大大提高节能效率。一般使用有机粘合剂使纤维卷合成筒形或薄板形织物。窑炉内壁采 用高温轻质耐火砖砌筑后,可用陶瓷纤维耐火毡粘贴成内衬,经烧成后,纤维毡或板形成一定的刚性并具有令人满意的回复能力,冷却时能弹回使接缝绷紧。

 

  砌筑纤维通常有两种方法:一是将毡毯一层一层敷贴,再用栓杆铆接起来,一般在1222℃以下采用耐温金属栓杆,1223℃以上采用陶瓷质铆 接件。靠热面一端用散状纤维和耐热水泥填充。采用陶瓷质铆接件还可防止因碳素沉积引起的纤维变质。第二种方法是采用预制组合件、即用毡毯堆叠而成的预制件 或用宽305mm的毡毯折叠成手风琴式的预制件。两者相比,后者因紧挨炉壳到热面均为同样材料,节能效率更高、但成本较高。   温度升高时,纤维预制件砌筑形成的接缝需用有伸缩性的纤维镶嵌。用预制组合件安装方便、迅速且维修方便,只需将损坏部分替换下来。

 

  就热效率来说,层层敷贴方式明显优于预制组合件。因为前者的纤维方向垂直于热流,堆叠形的预制组合件纤维方向平行于热流,两者的导热量差值约为2040%,如手风琴状折叠的预制组合件则介于两者之间,它的纤维方向对于热流既平行又垂直。

 

  (3)发展前景展望:由于能源价格不断上涨,燃料成本将会成为扼制陶瓷业发展的瓶颈,节能愈加重要。人们对窑炉热损失愈来愈关心,有的直接 在原有耐火内衬表面加贴一层耐火陶瓷纤维以提高热效率。在加贴前必须将窑壁上明显的裂纹或剥落部位修复好。不过隔热耐火砖与耐火纤维也不能任意滥用。迄今 为止如碱性吹氧炼钢炉、水泥回转窑等内衬,由于高温化学侵蚀严重,都暂时不能用纤维作内衬。

 

  对于连续加热设备如陶瓷隧道窑,早已实现了采用耐火陶瓷纤维用作连续加热设备的内衬,据有关资料报道,快速推板窑与隧道窑中采用耐火陶瓷纤维节能效果都很显著。尤其是超高温加热,如烧成温度在1538℃1649℃的窑炉中,采用耐火纤维的节能效果最佳。

 

  目前,欧美及日本的陶瓷窑炉设备全部采用陶瓷纤维内衬。不久前日本将燃气隧道窑分解为诸如车厢结构进行分节制造、然后再运抵瓷厂施工现场组 装,这一切都是由于采用陶瓷纤维材料,大大节省了窑炉造价,更简便的缘故。从材质改型方面推进陶瓷纤维制品节能效果的研究也正在进行中。



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