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陶瓷窑炉用耐火材料的各种性能要求

发布时间:2013/9/18 10:34:50 浏览次数:759
 在建材工业中,陶瓷建筑材料分为两类,一类称为建筑陶瓷(即面砖类产品),另一类称为卫生用陶瓷(卫生间用的便器及洗面器、浴缸等)。通常,陶瓷窑炉有间歇式和连续式两种,间歇式窑炉具有操作时间灵活、对产品的适应性强的特点;连续式窑炉则工作状态稳定,自动化机械化程度高、产量大。
窑炉不同,使用耐火材料的种类也不同,陶瓷产品的多样化决定了陶瓷窑用耐火材料的品种多。这一点在陶瓷窑具方面表现尤为突出。
陶瓷窑炉对耐火材料的各种性能(如荷重软化温度、重烧线变化、耐热震性、导热性、抗折强度等)均有相应的要求,不同的窑炉及不同的部位要求不一致;其依据是它们各自的工作条件不同。因此,巩义市光华耐火材料有限公司先介绍陶瓷窑炉的工作条件。
一、陶瓷窑炉的工作条件

 由于建筑卫生陶瓷各种产品的尺寸大小及形状不同,陶瓷坯体原料的组成不同,各种窑炉的烧成温度也有差别。一般而言,建筑卫生陶瓷分为陶质产品和瓷质产品,通常瓷质产品的烧成温度在1280℃左右;陶质产品不高于1200℃。
2.压力
陶瓷窑炉的正常操作压力为±100Pa范围内,接近常压,所以窑用耐火材料可看作是在常压下使用。
3.气氛
多数陶瓷窑炉在氧化气氛下操作。对陶瓷坯体原料中含铁杂质较多的产品,烧成气氛为还原焰。因此靠近火焰的陶瓷用耐火材料在氧化或还原气氛下使用。窑炉的工作气氛对窑具的寿命有显著的影响,如辊道窑用堇青石二莫来石质托板,在氧化气氛下其寿命可达1500~2000次,而在还原气氛下只有300~500次。
另外,陶瓷产品釉烧对釉蒸气时窑炉工作层耐火材料特别是烧成带窑顶材料具有腐蚀作用。
4.受力状态
陶瓷窑炉中耐火材料受力状态与其使甩部位有关。窑体耐火材料以承受压应力为主。窑顶有拱顶与吊顶两种形式;拱顶的耐火材料受压应力作用;吊顶用的耐火材料则主应力为拉应力。一些窑体上设有孔、洞,如排烟口、烟道、烧嘴安放口及观察孔等,常用耐火大板作为支承盖板,这些大板处于拉应力状态。窑具材料也以受拉应力为主。耐火材料为脆性材料,拉应力易造成耐火材料的损坏。陶瓷窑用耐火材料不受机械冲击、摩擦等力的作用。
二、陶瓷窑炉用耐火材料的性能要求
随着陶瓷工业的迅速发展,陶瓷窑炉技术水平不断提高。窑炉燃料结构的逐步改变,低温快烧技术的推广应用,燃烧技术的不断完善及窑炉控制水平的提高等对窑用耐火材料提出了更高的要求。
现代陶瓷窑炉在满足陶瓷产品烧成工艺要求的前提下,以节能与提高窑炉寿命为中心,窑用耐火材料必须与之相匹配。陶瓷窑用筑炉材料可分为耐火材料和绝热材料两大类。根据陶瓷窑炉的作业特点,对耐火材料方要有如下几方面的要求。
1.荷重软化温度
荷重软化温度是耐火材料的重要质量指标,它在一定程度上表明材料在与其使用情况相仿条件下的结构强度。它是设计陶瓷窑炉时判定某种耐火材料能否使用的主
要依据。通常应使陶瓷窑内层材料的荷重软化温度比窑炉的正常工作温度高100~500℃,如烧瓷质砖窑炉,烧成带内层材料的荷重软化温度应高于1380℃。否则,当窑炉操作过程中或点火烘窑时,由于短时窑温高于长期使用温度,将引起炉体变形甚至下沉损坏。
2.重烧线变化
耐火材料在陶瓷窑炉中使用时,高温下如果产生过大的重烧收缩,会使炉体的砖缝增大,影响炉体的整体性与气密性,甚至会造成炉体结构损坏,尤其是窑顶砖,它的收缩会引起窑顶下沉变形。相对来说,重烧膨胀危害较小,尤其是不大的膨胀对延长窑体寿命常有较好作用。对轻质隔热耐火砖,重烧线变化是决定其长期使用温度的重要参数。在国外标准中,最高使用温度(即分类温度)是指连续保温24小时,其重烧线变化不大于2%的实验温度,但远温度不能作为轻质耐火材料的工作温度。
我国重烧线变化的实验方法中未确切标明其保温时间为24小时,因此在轻质耐火砖选材时,要注明为24小时的重烧线变化。
3.耐热震稳定性
耐火材料的这种抵抗温度的急剧变化而不破坏的性能,与耐火材料的热膨胀性、导热率、组织结构及形状有密切关系,是耐火材料综合性能的反映,对窑炉的寿命有重要影响。
对耐火材料耐热震性的要求是陶瓷窑炉的工作性质所决定的。对于间歇式窑炉,每一次操作运行都要把窑体由室温加热至陶瓷产品的烧成温度,保温一段时间后,又降低至室温。这样反复加热、冷却,如耐火材料耐热震性不好,则易出现耐火砖开裂、剥落及掉头等,严重的会致使窑体坍塌。而对于连续式操作的陶瓷窑炉,如隧道窑和辊道窑,尽管是连续操作,昼夜运行,但在窑炉停电,停燃料,设备损坏及周期性维修时;也会出现停窑。每一次停窑则意味着从烧成温度降至室温,然后再加热至烧成温度的过程,因此窑炉的寿命与耐火材料的耐热震性密切相关。
耐热震性对窑具和窑车耐火材料尤为重要。不管是连续式窑炉还是间歇式窑炉,窑具和窑车材料都要不断地经受冷、热循环,而且由于陶瓷烧成工艺要求,陶瓷产品烧结后以最高温度要经过急冷降至850℃左右,窑具和窑车耐火材料也同样要经受这样的急冷。高性能的堇青石一莫来石棚板用于卫生瓷烧成,寿命可达500~600次,主要与其优异的耐热震性有关。
4.导热率
耐火材料的导热率对于陶瓷窑炉的设计是不可缺少的重要依据。对于要求绝热性能良好的轻质耐火材料和要求导热性能良好的隔焰结构材料,检验其导热系数具有重要意义。
采用低导热率的窑体耐火材料,对降。低窑体表面温度,减少散热损失,从而降低陶瓷产品的能耗具有重要作用。
5.抗折强度
高温抗折强度对减小陶瓷窑具的厚度,从而降低窑具重量,实现节能目的十分重要。例如,堇青石一莫来石质,普通碳化硅质氮化硅结合碳化硅

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