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技術(shù)專欄

適用于高溫回轉(zhuǎn)窯的粒狀陶瓷纖維澆注料

編輯:耐火磚廠家   分類:技術(shù)專欄  發(fā)布:2017-01-19   瀏覽:

   陶瓷纖維澆注料是一種新型耐火材料,它集重質(zhì)耐火澆注料和輕質(zhì)隔熱澆注料的點于一體,既具備高強(qiáng)度、耐高溫的性能,又具備低體積密度、低導(dǎo)熱率的隔熱性能到目前為止,不論是還是國外研制生產(chǎn)的陶瓷纖維澆注料,其工藝過程基本上是:將陶瓷纖維棉破碎后直接摻入各種不定形耐火材料中。根據(jù)耐火度的不同來選用不同種類的基質(zhì)料和結(jié)合劑,將破碎后的陶瓷纖維加在這些散狀料中,經(jīng)攪拌、加水(加水量達(dá)到40%~90%其收縮大)和澆注成型后,破碎的陶瓷纖維分散度不好,大多都以云片狀或團(tuán)絮狀大小不均勻的形式存在。雖然陶瓷纖維澆注料體輕隔熱,但是澆注料的強(qiáng)度很低、收縮很大,并且也沒有真正發(fā)揮陶瓷纖維隔熱的全部特性,也就是說,陶瓷纖維在與耐火散狀料混合后,纖維的多孔性能大多被破壞,多處被耐火泥漿灌滿,直接影響到這個產(chǎn)品的整體強(qiáng)度和佳隔熱效果。

 

   粒狀陶瓷纖維澆注料,既具備了重質(zhì)耐火澆注料的耐高溫、高強(qiáng)度和高溫下的低收縮率,又具備了輕質(zhì)隔熱澆注料的低導(dǎo)熱率和高抗熱震性。粒狀陶瓷纖維澆注料在500℃時導(dǎo)熱系數(shù)為0.48W/m·k左右。高強(qiáng)輕質(zhì)澆注料的出現(xiàn),改善了爐墻整體澆注的保溫絕熱效果,但大多輕質(zhì)隔熱澆注料的使用溫度低、強(qiáng)度小。目前的氧化鋁空心球耐火澆注料和莫來石高強(qiáng)輕質(zhì)澆注料,在110℃烘干的耐壓強(qiáng)度雖然達(dá)到12~18MPa,在高溫下卻提高很少,僅在25MPa,在500℃時導(dǎo)熱系數(shù)<0.8W/m·k,仍然比粒狀陶瓷纖維澆注料導(dǎo)熱系數(shù)大一倍左右。

 

   1.基本理化指標(biāo)。粒狀陶瓷纖維澆注料基本理化指標(biāo)來自標(biāo)準(zhǔn)試塊(160mm×40mm×40mm導(dǎo)熱系數(shù)分別采用了熱線法和平板法),近50塊的數(shù)據(jù)統(tǒng)計平均結(jié)果。

 

   2.抗熱震穩(wěn)定性??篃嵴鸱€(wěn)定性指標(biāo)測試方法:標(biāo)準(zhǔn)試塊(160mm×40mm×40mm)110℃×24h烘干后,測其抗折強(qiáng)度為起始強(qiáng)度,再放入電爐加溫到1100℃保溫15分鐘,投入到(水溫保持在15℃~35℃)流動水中約5分鐘冷卻,每冷卻10次測一次抗折強(qiáng)度,后將數(shù)據(jù)繪制成曲線。

 

   添加陶瓷纖維顆粒的澆注料,纖維顆粒是高氣孔率結(jié)構(gòu),纖維顆粒相互之間碰撞和摩擦下來的超細(xì)粉末穴即晶須雪約10%左右存在于澆注料基質(zhì)材料中(長度在15~50μm之間),在澆注料內(nèi)形成橋接和誘導(dǎo)裂紋偏移作用,此外纖維的晶須阻礙應(yīng)力拔出效應(yīng),這些功能都提高了澆注料的抗熱震性。

 

   在澆注料中的骨料為陶瓷纖維顆粒,應(yīng)力沿顆粒圓周表面轉(zhuǎn)向偏移,消耗了裂紋的擴(kuò)展能,進(jìn)入顆粒內(nèi)的應(yīng)力又得到釋放,從而提高了抗熱震穩(wěn)定性。重要的是,纖維顆粒是由分散均勻穴長徑比10~20雪纖維制成的,其微觀組織由纖維桿交錯編織的,單位體積內(nèi)氣孔率高。在澆注料的基體組織承受應(yīng)力的情況下,纖維顆粒發(fā)揮了阻礙和釋放應(yīng)力的功能。

 

   3.保持高強(qiáng)度。陶瓷纖維澆注料制品中的纖維形狀,決定了這種澆注料成型后的強(qiáng)度和佳絕熱效果,粒狀陶瓷纖維以球柱體作為骨料存在于耐火基質(zhì)料中,對整個制品機(jī)械性能有很大的影響:

   ①球柱狀造成的應(yīng)力小,而帶有尖角與規(guī)則形狀的骨料能形成很大的應(yīng)力;

   ②骨料在相同的體積下,球柱狀的表面小,因而削弱基體的有效面積??;

   ③球柱狀沒有破壞制品的連貫性,片狀和無規(guī)則骨料和散狀耐火纖維棉交叉貫穿分布,因而切割基體嚴(yán)重。由于上述3方面原因,球柱狀纖維骨料能利用耐火材料基體強(qiáng)度的70%~90%,而其他尖角狀和片狀陶瓷纖維棉料只能發(fā)揮30%左右。

 

   4.低導(dǎo)熱系數(shù)。除氫氣外,大多數(shù)氣體都包括空氣,在靜止?fàn)顟B(tài)下都是一種低導(dǎo)熱系數(shù)和低熱容量的物質(zhì)。陶瓷纖維的導(dǎo)熱系數(shù)接近于氣體,這是因為陶瓷纖維是由固態(tài)纖維桿交織而成的,空隙中充滿了空氣,空氣率達(dá)90%左右。大量空氣充填破壞了固態(tài)分子的連貫網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而使陶瓷纖維具有良的高溫隔熱保溫性能。高溫隔熱材料大多是以無機(jī)非金屬為基質(zhì)的,多相、不均勻、多晶體和多氣孔的耐火陶瓷。氣體的體積比例大多情況下在70%~90%之間。這種材料在多數(shù)情況下具有連續(xù)分布的氣孔。陶瓷纖維的微觀結(jié)構(gòu)中有連續(xù)的氣孔相,也有分割成不是彼此相連的氣孔倉存在。

 

   纖維桿交織沒有方向性,固體相導(dǎo)熱只能按照纖維桿的方向進(jìn)行,所以固相的導(dǎo)熱并不完全垂直于熱面,有時候傳遞的途徑曲折迂回,這樣也影響了纖維中固相的導(dǎo)熱效果。另外,固相間80%是點線接觸,所以固相導(dǎo)熱傳遞過程也是一個熱阻增大的過程。而氣相和氣孔率越高,阻礙傳熱效果越好,對流的強(qiáng)度主要與溫差有關(guān),而與平均溫度無關(guān),因為單位氣孔兩端溫差很小,氣體在各氣孔的對流傳熱甚微。進(jìn)入到纖維內(nèi)部得熱氣流受氣壓也與固相纖維桿一起形成了一個密實體屏蔽,阻礙著熱氣體侵入。

 

   粒狀陶瓷纖維澆注料適應(yīng)高溫承壓的熱工設(shè)備保溫隔熱,如高溫回轉(zhuǎn)窯隔熱層、高爐熱風(fēng)爐工作襯等,粒狀耐火纖維顆??勺鳛楣橇?,在鎂質(zhì)澆注料、中重質(zhì)噴涂料中,獲得高強(qiáng)、高韌、耐磨和低導(dǎo)熱率爐襯。

 

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