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耐火砖在陶瓷窑的应用及选型和选择原则

点击次数:   更新时间:21/01/05 10:25:01     来源:nontonin21.com关闭分    享:
  陶瓷隧道窑包括4部分:窑体、燃烧设备、通风设备和窑内输送设备。陶瓷窑体是由窑墙、窑顶所组成。窑墙的作用与要求:(1)窑墙与窑顶一起,将窑道与外界分隔,在窑道内燃烧产物与坯体进行热交换。因此,窑墙必须经受高温的作用,能耐高温。(2)窑墙要支撑窑顶,要承受一定的重量。材料要具有一定的强度。(3)窑墙内壁温度约等于制品的温度,而外壁接触大气,因此内壁的热量通过窑墙向外壁散失。为此,陶瓷窑墙要能保温,以减少热量的散失。陶瓷窑墙内壁材料要求耐高温,所选用的耐火砖种类则由制品焙烧的温度决定:1)在1300℃以下温度使用耐火粘土砖;2)在1300-1400℃使用高铝砖;3)在1400-1500℃使用硅砖;4)在1500-1600℃使用镁铝砖;5)在1800℃以下,使用刚玉砖。为减少窑墙散热,窑墙内、外壁中间砌以轻质隔热材料如轻质粘土砖、轻质硅砖、硅藻土砖等。一条窑各段的各层材料种类和厚度是根据该段的温度来决定的。确定了窑墙材料及厚度,决定了窑的结构后,即可进行窑墙所需材料的概算。
  陶瓷窑选择耐火砖的几条原则
  尽管陶瓷工业窑炉种类很多,用户的要求千差万别,但在总体上陶瓷窑用耐火砖有以下几条基本原则:
  1.对耐火砖常温性能和高温性能的要求
  陶瓷窑炉按制造方式分为现场砌筑和在窑炉工厂按模数预制现场组装两种。无论哪种方式,都要求窑体结构有一定的常温强度,以支承窑体耐火砖的重量以及窑上需要安装或放置的其它设备的重量。对于按模数预制现场组装的窑炉,则要考虑从窑炉工厂运往使用工厂并进行组装时的搬运、震动、碰撞等因素,也要求窑体结构有一定的常温强度,这些条件都必须由具有一定的常温耐压、抗折强度的耐火砖来保证。
  陶瓷窑炉都在高温下操作,对于建筑、卫生陶瓷的各种产品,高烧成温度在1300℃以下。因此,选择耐火砖时,要以被烧制产品的高烧成温度为依据,来确定耐火度、荷重软化温度、重烧线变化等高温性能指标适合的耐火砖。
  2.对隔热保温性能的要求
  隔热保温是陶瓷窑炉节能降耗的重要环节和手段,限于空间柯结构等方面的因素,窑炉炉体不可能厚度很大,因此要在允许的尺寸下尽量选择保温性能良好的隔热材料,以降低窑体表面温度,减少热量损失。
  3.对耐火砖蓄热的要求
  陶瓷窑炉要减小耐火砖的蓄热是如下两方面的原因;
  (1)减少窑炉由于蓄热量增加而造成的热量损失
  对于连续式窑炉的窑车材料、窑具支柱、棚板等,其质量越轻、比热容越小,则从窑内带出的热量越少,窑炉烧成单位制品的热耗也愈小。而对于间歇式陶瓷窑炉、窑体、窑车等用的耐火砖,也应在满足l、2两要求的前提下尽量减小耐火砖的蓄热量,使窑炉升、降温速度快,减小每烧成周期的热损失。
  (2)减少窑炉的热滞后性
  现代窑炉都采用计算机控制烧成,窑炉耐火砖蓄热量太大,则其热惯性也大,使自动控制系统的控制精度下降.不利于提高烧成产品的质量。更主要的是可缩短窑车在窑内的停留时间,从而大量节能。
  4.对窑炉造价的要求
  陶瓷窑炉烧成设备依据用户的不同需求,其能耗指标可分为不同的档次,如隧道窑可分三个档次:
  (1)8374~12560kJ/kg瓷;
  (2)6280~8374kJ/kg瓷;
  (3)4187~6280kJ/kg瓷。
  同样,在耐火砖领域,耐火保温材料按不同质量和性能指标,也有档次之分,设计选择耐火砖时,在保证窑炉预定技术指标能耗指标的前提下,要优化材料的配合,尽量降低窑炉耐火砖的造价,以制造出性能价格优的陶瓷工业窑炉。
  陶瓷窑用的耐火砖
  陶瓷窑用耐火砖的种类很多,由于受窑炉类型i设计结构、造价等因素的影响,陶瓷窑所用的耐火砖种类有进一步增多的趋势。
  一、陶瓷窑用耐火砖的发展方向
  随着陶瓷烧成工艺技术的发展,新型的节能窑炉不断出现,陶瓷窑炉的不同部位对耐火材料的性能提出了以下要求:
  以具有很好的高温力学性能和较好的耐热震性的耐火砖,作为窑炉的骨架,如窑具等。
  采用保温性能较好的绝热材料,如耐火纤维等。
  窑体结构采用既有很好的高温力学性能,又有较好的隔热性能的材料。
  节能是窑炉发展的主题,新型窑炉用的耐火材料,在某种情况下突出耐高温的功能,重视材料的高温力学性质,隔热功能不予考虑,如上述的第1种材料;而在另外一种情况下,则重点利用材料的隔热特性,不考虑材料的高温力学特性,如上述第2种材料,在整个窑炉结构中。这两种材料配合使用。第3种材料是将一种材料的耐高温和隔热性共同增强,使窑炉的设计、制造简单化,它将是重点开发的新型耐火材料。
  二、陶瓷窑常用的耐火砖
  粘土耐火砖
  陶瓷窑用的粘土耐火砖是指Al2O3含量在36%~42%的普通粘土砖,主要用于窑炉的内侧接触火焰部位,抵抗高温并对窑体结构起支撑作用。通常,对于连续式窑炉,普通粘土砖用于炉温在1000℃以下的部位。窑体内的各种孔、通道等结构(如排烟口、烟道等)用粘土砖或粘土大板砌筑。
  高铝耐火砖
  陶瓷窑多在燃烧室及窑温高于1000℃的高温区域使用高铝耐火砖,如砌筑隧道窑的拱顶、窑炉烧嘴砖等,使用较多的高铝异型耐火砖也是陶瓷窑炉的一个特点。
  刚玉砖
  在耐火材料中属高铝耐火砖类,是以电熔刚玉砂或工业氧化铝为原料,加入1%以下的氧化钛,在1600~1800℃左右烧结而成,含Al2O3 99%以上,体积密度达3.8g/cm3,使用温度左1800℃以下。刚玉砖主要用于陶瓷窑炉的燃烧室。
  碳化硅耐火砖
  由于碳化硅耐火砖的高温强度好,在陶瓷窑炉中用作窑车的棚板、支柱、横梁等。又因为它有很好的热传导性能,在隔焰陶瓷窑炉中用作隔焰板。按结合剂的种类分,陶瓷窑炉中常用如下几种碳化硅耐火砖。
  粘土结合碳化硅耐火 砖粘土结合碳化硅耐火砖的大特点是生产技术不复杂,耐火砖价格较低,多用于中、低档窑炉中的隔焰板、窑具、棚板、支柱等。
  自结合碳化硅 亦称重结晶碳化硅,由于这种材料具有很好的高温强度,在陶瓷窑中多用于窑车的支撑横粱、卫生瓷辊道窑的辊子。烧嘴、燃烧室等。
  氮化硅结合碳化硅耐火砖 此类耐火砖具有强度高(耐压强度大于200MPa,1000℃时抗拉强度为19MPa、耐热震性好(900℃水冷大于100次),以及荷重软化开始温度高(大干1800℃)等特点,因此,在陶瓷窑中大量用于烧嘴喷火口、窑具横梁及卫生瓷辊道窑的辊子。
  不定形耐火材料
  砌筑陶瓷窑炉时,也可以不用耐火砖,而直接采用耐火浇注料。耐火浇注料的重要特点是不经预先煅烧,可用以直接筑炉,且具有可塑性和整体性,便于异型耐火砖的成型,制成需要的窑炉内衬和窑顶;也可以用于预制物件组装,经烘烤后使用。耐火浇注料的使用有利于窑炉制造的专业化、施工的机械化。成本低,加快施工速度,降低劳动强度。耐火浇注料用于砌筑窑炉,使用寿命有的和耐火砖相近,有的比耐火砖长,为窑炉结构的改革提供了有利条件。陶瓷筑炉常用耐火浇注料预制窑墙,浇注窑车车台面和形状复杂的烧嘴砖等。

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