陶瓷窯用耐火磚選型
陶瓷隧道窯包括4部分:窯體、燃燒設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備和窯內(nèi)輸送設(shè)備。陶瓷窯體是由窯墻、窯頂所組成。窯墻的作用與要求:(1)窯墻與窯頂一起,將窯道與外界分隔,在窯道內(nèi)燃燒產(chǎn)物與坯體進(jìn)行熱交換。因此,窯墻須經(jīng)受高溫的作用,能耐高溫。(2)窯墻要支撐窯頂,要承受一定的重量。材料要具有一定的強(qiáng)度。(3)窯墻內(nèi)壁溫度約等于制品的溫度,而外壁接觸大氣,因此內(nèi)壁的熱量通過(guò)窯墻向外壁散失。為此,陶瓷窯墻要能保溫,以減少熱量的散失。陶瓷窯墻內(nèi)壁材料要求耐高溫,所選用的耐火磚種類(lèi)則由制品焙燒的溫度決定:1)在1300℃以下溫度使用耐火粘土磚;2)在1300-1400℃使用高鋁磚;3)在1400-1500℃使用硅磚;4)在1500-1600℃使用鎂鋁磚;5)在1800℃以下,使用剛玉磚。為減少窯墻散熱,窯墻內(nèi)、外壁中間砌以輕質(zhì)隔熱材料如輕質(zhì)粘土磚、輕質(zhì)硅磚、硅藻土磚等。一條窯各段的各層材料種類(lèi)和厚度是根據(jù)該段的溫度來(lái)決定的。確定了窯墻材料及厚度,決定了窯的結(jié)構(gòu)后,即可進(jìn)行窯墻所需材料的概算。
陶瓷窯選擇耐火磚的幾條原則
盡管陶瓷工業(yè)窯爐種類(lèi)很多,用戶(hù)的要求千差萬(wàn)別,但在總體上陶瓷窯用耐火磚有以下幾條基本原則:
1.對(duì)耐火磚常溫性能和高溫性能的要求
陶瓷窯爐按制造方式分為現(xiàn)場(chǎng)砌筑和在窯爐工廠按模數(shù)預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)組裝兩種。無(wú)論哪種方式,都要求窯體結(jié)構(gòu)有一定的常溫強(qiáng)度,以支承窯體耐火磚的重量以及窯上需要安裝或放置的其它設(shè)備的重量。對(duì)于按模數(shù)預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)組裝的窯爐,則要考慮從窯爐工廠運(yùn)往使用工廠并進(jìn)行組裝時(shí)的搬運(yùn)、震動(dòng)、碰撞等因素,也要求窯體結(jié)構(gòu)有一定的常溫強(qiáng)度,這些條件都須由具有一定的常溫耐壓、抗折強(qiáng)度的耐火磚來(lái)保證。
陶瓷窯爐都在高溫下操作,對(duì)于建筑、衛(wèi)生陶瓷的各種產(chǎn)品,高燒成溫度在1300℃以下。因此,選擇耐火磚時(shí),要以被燒制產(chǎn)品的高燒成溫度為依據(jù),來(lái)確定耐火度、荷重軟化溫度、重?zé)€變化等高溫性能指標(biāo)適合的耐火磚。
2.對(duì)隔熱保溫性能的要求
隔熱保溫是陶瓷窯爐節(jié)能降耗的重要環(huán)節(jié)和手段,限于空間柯結(jié)構(gòu)等方面的因素,窯爐爐體不可能厚度很大,因此要在允許的尺寸下盡量選擇保溫性能良好的隔熱材料,以降低窯體表面溫度,減少熱量損失。
3.對(duì)耐火磚蓄熱的要求
陶瓷窯爐要減小耐火磚的蓄熱是如下兩方面的原因;
(1)減少窯爐由于蓄熱量增加而造成的熱量損失
對(duì)于連續(xù)式窯爐的窯車(chē)材料、窯具支柱、棚板等,其質(zhì)量越輕、比熱容越小,則從窯內(nèi)帶出的熱量越少,窯爐燒成單位制品的熱耗也愈小。而對(duì)于間歇式陶瓷窯爐、窯體、窯車(chē)等用的耐火磚,也應(yīng)在滿足l、2兩要求的前提下盡量減小耐火磚的蓄熱量,使窯爐升、降溫速度快,減小每燒成周期的熱損失。
(2)減少窯爐的熱滯后性
現(xiàn)代窯爐都采用計(jì)算機(jī)控制燒成,窯爐耐火磚蓄熱量太大,則其熱慣性也大,使自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制精度下降.不利于提高燒成產(chǎn)品的質(zhì)量。更主要的是可縮短窯車(chē)在窯內(nèi)的停留時(shí)間,從而大量節(jié)能。
4.對(duì)窯爐造價(jià)的要求
陶瓷窯爐燒成設(shè)備依據(jù)用戶(hù)的不同需求,其能耗指標(biāo)可分為不同的檔次,如隧道窯可分三個(gè)檔次:
(1)8374~12560kJ/kg瓷;
(2)6280~8374kJ/kg瓷;
(3)4187~6280kJ/kg瓷。
同樣,在耐火磚領(lǐng)域,耐火保溫材料按不同質(zhì)量和性能指標(biāo),也有檔次之分,設(shè)計(jì)選擇耐火磚時(shí),在保證窯爐預(yù)定技術(shù)指標(biāo)能耗指標(biāo)的前提下,要化材料的配合,盡量降低窯爐耐火磚的造價(jià),以制造出性能價(jià)格的陶瓷工業(yè)窯爐。
陶瓷窯用的耐火磚
陶瓷窯用耐火磚的種類(lèi)很多,由于受窯爐類(lèi)型i設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、造價(jià)等因素的影響,陶瓷窯所用的耐火磚種類(lèi)有進(jìn)一步增多的趨勢(shì)。
一、陶瓷窯用耐火磚的發(fā)展方向
隨著陶瓷燒成工藝技術(shù)的發(fā)展,新型的節(jié)能窯爐不斷出現(xiàn),陶瓷窯爐的不同部位對(duì)耐火材料的性能提出了以下要求:
以具有很好的高溫力學(xué)性能和較好的耐熱震性的耐火磚,作為窯爐的骨架,如窯具等。
采用保溫性能較好的絕熱材料,如耐火纖維等。
窯體結(jié)構(gòu)采用既有很好的高溫力學(xué)性能,又有較好的隔熱性能的材料。
節(jié)能是窯爐發(fā)展的主題,新型窯爐用的耐火材料,在某種情況下突出耐高溫的功能,重視材料的高溫力學(xué)性質(zhì),隔熱功能不予考慮,如上述的第1種材料;而在另外一種情況下,則重點(diǎn)利用材料的隔熱特性,不考慮材料的高溫力學(xué)特性,如上述第2種材料,在整個(gè)窯爐結(jié)構(gòu)中。這兩種材料配合使用。第3種材料是將一種材料的耐高溫和隔熱性共同增強(qiáng),使窯爐的設(shè)計(jì)、制造簡(jiǎn)單化,它將是重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的新型耐火材料。
二、陶瓷窯常用的耐火磚
粘土耐火磚
陶瓷窯用的粘土耐火磚是指Al2O3含量在36%~42%的普通粘土磚,主要用于窯爐的內(nèi)側(cè)接觸火焰部位,抵抗高溫并對(duì)窯體結(jié)構(gòu)起支撐作用。通常,對(duì)于連續(xù)式窯爐,普通粘土磚用于爐溫在1000℃以下的部位。窯體內(nèi)的各種孔、通道等結(jié)構(gòu)(如排煙口、煙道等)用粘土磚或粘土大板砌筑。
高鋁耐火磚
陶瓷窯多在燃燒室及窯溫高于1000℃的高溫區(qū)域使用高鋁耐火磚,如砌筑隧道窯的拱頂、窯爐燒嘴磚等,使用較多的高鋁異型耐火磚也是陶瓷窯爐的一個(gè)特點(diǎn)。
剛玉磚
在耐火材料中屬高鋁耐火磚類(lèi),是以電熔剛玉砂或工業(yè)氧化鋁為原料,加入1%以下的氧化鈦,在1600~1800℃左右燒結(jié)而成,含Al2O3 99%以上,體積密度達(dá)3.8g/cm3,使用溫度左1800℃以下。剛玉磚主要用于陶瓷窯爐的燃燒室。
碳化硅耐火磚
由于碳化硅耐火磚的高溫強(qiáng)度好,在陶瓷窯爐中用作窯車(chē)的棚板、支柱、橫梁等。又因?yàn)樗泻芎玫臒醾鲗?dǎo)性能,在隔焰陶瓷窯爐中用作隔焰板。按結(jié)合劑的種類(lèi)分,陶瓷窯爐中常用如下幾種碳化硅耐火磚。
粘土結(jié)合碳化硅耐火 磚粘土結(jié)合碳化硅耐火磚的大特點(diǎn)是生產(chǎn)技術(shù)不復(fù)雜,耐火磚價(jià)格較低,多用于中、低檔窯爐中的隔焰板、窯具、棚板、支柱等。
自結(jié)合碳化硅 亦稱(chēng)重結(jié)晶碳化硅,由于這種材料具有很好的高溫強(qiáng)度,在陶瓷窯中多用于窯車(chē)的支撐橫粱、衛(wèi)生瓷輥道窯的輥?zhàn)?。燒嘴、燃燒室等?/div>
氮化硅結(jié)合碳化硅耐火磚 此類(lèi)耐火磚具有強(qiáng)度高(耐壓強(qiáng)度大于200MPa,1000℃時(shí)抗拉強(qiáng)度為19MPa、耐熱震性好(900℃水冷大于100次),以及荷重軟化開(kāi)始溫度高(大干1800℃)等特點(diǎn),因此,在陶瓷窯中大量用于燒嘴噴火口、窯具橫梁及衛(wèi)生瓷輥道窯的輥?zhàn)印?/div>
不定形耐火材料
砌筑陶瓷窯爐時(shí),也可以不用耐火磚,而直接采用耐火澆注料。耐火澆注料的重要特點(diǎn)是不經(jīng)預(yù)先煅燒,可用以直接筑爐,且具有可塑性和整體性,便于異型耐火磚的成型,制成需要的窯爐內(nèi)襯和窯頂;也可以用于預(yù)制物件組裝,經(jīng)烘烤后使用。耐火澆注料的使用有利于窯爐制造的化、施工的機(jī)械化。成本低,加快施工速度,降低勞動(dòng)強(qiáng)度。耐火澆注料用于砌筑窯爐,使用壽命有的和耐火磚相近,有的比耐火磚長(zhǎng),為窯爐結(jié)構(gòu)的改革提供了有利條件。陶瓷筑爐常用耐火澆注料預(yù)制窯墻,澆注窯車(chē)車(chē)臺(tái)面和形狀復(fù)雜的燒嘴磚等。
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