隨著陶瓷工業(yè)的迅速發(fā)展,陶瓷窯爐技術(shù)水平不斷提高,窯爐燃料結(jié)構(gòu)的改變,根據(jù)現(xiàn)代陶瓷窯爐耐火材料的特點,對窯用耐火材料提出了更高的要求。陶瓷窯爐耐火材料可分為重質(zhì)耐火材料和輕質(zhì)耐火材料兩大類。根據(jù)陶瓷窯爐的作業(yè)特點,對耐火材料性能有如下幾方面的要求。
1、荷重軟化溫度
荷重軟化溫度是耐火材料的重要性能指標,它在一定程度上表明耐火材料在與使用情況相近條件下的結(jié)構(gòu)強度,它是設(shè)計陶瓷窯爐時能否選用某種耐火材料的重要依據(jù)。通常應使陶瓷窯爐耐火材料的荷重軟化溫度高于其工作溫度的100℃以上,否則將引起窯體變形甚至下沉損壞。
2、重燒線變化
耐火材料在陶瓷窯爐中使用時,高溫下如果產(chǎn)生過大的重燒收縮,會使窯體耐火磚磚縫增大,影響窯體的整體性與氣密性,甚至會造成窯體結(jié)構(gòu)損壞,尤其是窯頂耐火磚,它的收縮會引起拱頂下沉變形或平吊頂漏氣。相對來說,重燒膨脹危害較小,不大的重燒膨脹對延長窯體壽命常有較好的作用。
對于輕質(zhì)耐火磚,重燒線變化是決定其長期使用溫度的重要指標。在國外標準中,最高使用溫度(即分類溫度)是指連續(xù)保溫24h,其重燒線變化不大于2%的實驗溫度,但這溫度不能作為輕質(zhì)耐火磚的工作溫度。
我國重燒線變化的實驗方法中常未明確標明其保溫時間為24h,因此,在選用輕質(zhì)耐火磚時應注意這個問題。
3、耐熱震性
耐火材料的這種抵抗溫度的急劇變化而不破壞的性能,與耐火材料的熱膨脹系數(shù)、導溫系數(shù)、機械強度以及彈性模量等有關(guān),也與其組織結(jié)構(gòu)和形狀有密切關(guān)系,是耐火材料綜合性能指標,對窯爐及窯具的壽命有重要影響。
對耐火材料耐熱震性的要求是陶瓷窯爐的工作性質(zhì)所決定的。對于間歇式窯爐,每一次操作運行都要把窯體內(nèi)表面由室溫加熱至陶瓷制品的燒成溫度左右,保溫后,又降低至室溫。這樣反復加熱和冷卻,如耐火材料耐熱震性不好,則會開裂、剝落及掉頭,嚴重時會導致窯體坍塌;而對于連續(xù)式陶瓷窯爐,如隧道窯、輥道窯,雖然是連續(xù)運行,但在窯爐停電、停燃料、設(shè)備損壞、窯爐維修時,也會停窯。每一次停窯則意味著從高溫降至常溫,然后再加熱,因此,窯爐的壽命與耐火材料的耐熱震性關(guān)系很大。
耐熱震性對窯具和窯車耐火材料尤為重要。不管是連續(xù)式窯爐還是間歇式窯爐,窯具和窯車襯料都要不斷經(jīng)受加熱和冷卻。而且由于陶瓷燒成工藝要求,陶瓷制品經(jīng)燒成階段后從最高溫度急冷降至700---800℃,窯具和窯車襯料也同樣要經(jīng)受這樣的急冷。高品質(zhì)的合成堇青石一莫來石棚板用于衛(wèi)生陶瓷燒成,壽命可達千次以上,這主要與其優(yōu)異的耐熱震性有關(guān)。
4、導熱性
耐火材料的導熱系數(shù)對于陶瓷窯爐的設(shè)計是不可缺少的重要依據(jù)。對于要求隔熱性能良好的輕質(zhì)耐火材料和要求導熱性能良好的隔焰板與匣缽材料,檢驗其導熱系數(shù)隨溫度的變化具有重要意義。對現(xiàn)代陶瓷窯爐而言,采用低導熱系數(shù)的窯體耐火材料,對降低窯體表面溫度,減少散熱損失,改善車間勞動環(huán)境是重要的。
5、高溫抗折強度
高溫抗折強度對減小窯具(棚板、橫梁等)尺寸,從而減輕窯具的重量是十分重要的。例如,合成堇青石一莫來石質(zhì)、普通碳化硅質(zhì)、氮化硅結(jié)合碳化硅質(zhì)及重結(jié)晶碳化硅質(zhì)棚板在1250℃下的抗折強度分別為10、30、50、120MPa,其相同長寬棚板的厚度則分別為35、32、13、8mm。
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