耐火磚在陶瓷窯的應用及選型和選擇原則

陶瓷窯用耐火磚選型

陶瓷隧道窯包括4部分：窯體、燃燒設備、通風設備和窯內(nèi)輸送設備。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和厚度是根據(jù)該段的溫度來決定的。確定了窯墻材料及厚度，決定了窯的結構后，即可進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)窯爐種類很多，用戶的要求千差萬別，但在總體上陶瓷窯用耐火磚有以下幾條基本原則：

1．對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)場砌筑和在窯爐工廠按模數(shù)預制現(xiàn)場組裝兩種。無論哪種方式，都要求窯體結構有一定的常溫強度，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備的重量。對于按模數(shù)預制現(xiàn)場組裝的窯爐，則要考慮從窯爐工廠運往使用工廠并進行組裝時的搬運、震動、碰撞等因素，也要求窯體結構有一定的常溫強度，這些條件都須由具有一定的常溫耐壓、抗折強度的耐火磚來保證。

陶瓷窯爐都在高溫下操作，對于建筑、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，要以被燒制產(chǎn)品的高燒成溫度為依據(jù)，來確定耐火度、荷重軟化溫度、重燒線變化等高溫性能指標適合的耐火磚。

2．對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，限于空間柯結構等方面的因素，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

對于連續(xù)式窯爐的窯車材料、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。而對于間歇式陶瓷窯爐、窯體、窯車等用的耐火磚，也應在滿足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)代窯爐都采用計算機控制燒成，窯爐耐火磚蓄熱量太大，則其熱慣性也大，使自動控制系統(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在窯內(nèi)的停留時間，從而大量節(jié)能。

4．對窯爐造價的要求

陶瓷窯爐燒成設備依據(jù)用戶的不同需求，其能耗指標可分為不同的檔次，如隧道窯可分三個檔次：

(1)8374～12560kJ／kg瓷；

(2)6280～8374kJ／kg瓷；

(3)4187～6280kJ／kg瓷。

同樣，在耐火磚領域，耐火保溫材料按不同質(zhì)量和性能指標，也有檔次之分，設計選擇耐火磚時，在保證窯爐預定技術指標能耗指標的前提下，要化材料的配合，盡量降低窯爐耐火磚的造價，以制造出性能價格的陶瓷工業(yè)窯爐。

陶瓷窯用的耐火磚

陶瓷窯用耐火磚的種類很多，由于受窯爐類型i設計結構、造價等因素的影響，陶瓷窯所用的耐火磚種類有進一步增多的趨勢。

一、陶瓷窯用耐火磚的發(fā)展方向

隨著陶瓷燒成工藝技術的發(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耐火材料的性能提出了以下要求：

以具有很好的高溫力學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。

窯體結構采用既有很好的高溫力學性能，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，則重點利用材料的隔熱特性，不考慮材料的高溫力學特性，如上述第2種材料，在整個窯爐結構中。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，使窯爐的設計、制造簡單化，它將是重點開發(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)側接觸火焰部位，抵抗高溫并對窯體結構起支撐作用。通常，對于連續(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、通道等結構（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特點。

剛玉磚

在耐火材料中屬高鋁耐火磚類，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℃左右燒結而成，含Al2O3 99%以上，體積密度達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度好，在陶瓷窯爐中用作窯車的棚板、支柱、橫梁等。又因為它有很好的熱傳導性能，在隔焰陶瓷窯爐中用作隔焰板。按結合劑的種類分，陶瓷窯爐中常用如下幾種碳化硅耐火磚。

粘土結合碳化硅耐火 磚粘土結合碳化硅耐火磚的大特點是生產(chǎn)技術不復雜，耐火磚價格較低，多用于中、低檔窯爐中的隔焰板、窯具、棚板、支柱等。

自結合碳化硅 亦稱重結晶碳化硅，由于這種材料具有很好的高溫強度，在陶瓷窯中多用于窯車的支撐橫粱、衛(wèi)生瓷輥道窯的輥子。燒嘴、燃燒室等。

氮化硅結合碳化硅耐火磚 此類耐火磚具有強度高（耐壓強度大于200MPa,1000℃時抗拉強度為19MPa、耐熱震性好（900℃水冷大于100次）,以及荷重軟化開始溫度高（大干1800℃）等特點，因此，在陶瓷窯中大量用于燒嘴噴火口、窯具橫梁及衛(wèi)生瓷輥道窯的輥子。

不定形耐火材料

砌筑陶瓷窯爐時，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是不經(jīng)預先煅燒，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、施工的機械化。成本低，加快施工速度，降低勞動強度。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，為窯爐結構的改革提供了有利條件。陶瓷筑爐常用耐火澆注料預制窯墻，澆注窯車車臺面和形狀復雜的燒嘴磚等。

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