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耐火材料行业知识

现代陶瓷窑炉耐火材料的性能要求

随着陶瓷工业的迅速发展,陶瓷窑炉技术水平不断提高,窑炉燃料结构的改变,根据现代陶瓷窑炉耐火材料的特点,对窑用耐火材料提出了更高的要求。陶瓷窑炉耐火材料可分为重质耐火材料和轻质耐火材料两大类。根据陶瓷窑炉的作业特点,对耐火材料性能有如下几方面的要求。

1、荷重软化温度

荷重软化温度是耐火材料的重要性能指标,它在一定程度上表明耐火材料在与使用情况相近条件下的结构强度,它是设计陶瓷窑炉时能否选用某种耐火材料的重要依据。通常应使陶瓷窑炉耐火材料的荷重软化温度高于其工作温度的100以上,否则将引起窑体变形甚至下沉损坏。

2、重烧线变化

耐火材料在陶瓷窑炉中使用时,高温下如果产生过大的重烧收缩,会使窑体耐火砖砖缝增大,影响窑体的整体性与气密性,甚至会造成窑体结构损坏,尤其是窑顶耐火砖,它的收缩会引起拱顶下沉变形或平吊顶漏气。相对来说,重烧膨胀危害较小,不大的重烧膨胀对延长窑体寿命常有较好的作用。

对于轻质耐火砖,重烧线变化是决定其长期使用温度的重要指标。在国外标准中,最高使用温度(即分类温度)是指连续保温24h,其重烧线变化不大于2%的实验温度,但这温度不能作为轻质耐火砖的工作温度。

我国重烧线变化的实验方法中常未明确标明其保温时间为24h,因此,在选用轻质耐火砖时应注意这个问题。

3、耐热震性

耐火材料的这种抵抗温度的急剧变化而不破坏的性能,与耐火材料的热膨胀系数、导温系数、机械强度以及弹性模量等有关,也与其组织结构和形状有密切关系,是耐火材料综合性能指标,对窑炉及窑具的寿命有重要影响。

对耐火材料耐热震性的要求是陶瓷窑炉的工作性质所决定的。对于间歇式窑炉,每一次操作运行都要把窑体内表面由室温加热至陶瓷制品的烧成温度左右,保温后,又降低至室温。这样反复加热和冷却,如耐火材料耐热震性不好,则会开裂、剥落及掉头,严重时会导致窑体坍塌;而对于连续式陶瓷窑炉,如隧道窑、辊道窑,虽然是连续运行,但在窑炉停电、停燃料、设备损坏、窑炉维修时,也会停窑。每一次停窑则意味着从高温降至常温,然后再加热,因此,窑炉的寿命与耐火材料的耐热震性关系很大。

耐热震性对窑具和窑车耐火材料尤为重要。不管是连续式窑炉还是间歇式窑炉,窑具和窑车衬料都要不断经受加热和冷却。而且由于陶瓷烧成工艺要求,陶瓷制品经烧成阶段后从最高温度急冷降至700---800℃,窑具和窑车衬料也同样要经受这样的急冷。高品质的合成堇青石一莫来石棚板用于卫生陶瓷烧成,寿命可达千次以上,这主要与其优异的耐热震性有关。

4、导热性

耐火材料的导热系数对于陶瓷窑炉的设计是不可缺少的重要依据。对于要求隔热性能良好的轻质耐火材料和要求导热性能良好的隔焰板与匣钵材料,检验其导热系数随温度的变化具有重要意义。对现代陶瓷窑炉而言,采用低导热系数的窑体耐火材料,对降低窑体表面温度,减少散热损失,改善车间劳动环境是重要的。

5、高温抗折强度

高温抗折强度对减小窑具(棚板、横梁等)尺寸,从而减轻窑具的重量是十分重要的。例如,合成堇青石一莫来石质、普通碳化硅质、氮化硅结合碳化硅质及重结晶碳化硅质棚板在1250℃下的抗折强度分别为10、30、50、120MPa,其相同长宽棚板的厚度则分别为35、32、13、8mm。





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