常见保温隔热耐火材料(隔热砖)的性能与用途

2019-09-03  来自: 广西鑫耐窑炉工程有限公司 浏览次数:99

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不同材质的保温隔热耐火材料有不同的使用温度及性能特点,并最终决定其用途。氧化铝空心球砖具有良好的保温性能的同时,还具有使用温度高、荷重软化点高、耐压强度高等特点,不但可以做隔热层,还可以与火焰直接接触。氧化锆空心球砖虽比氧化铝空心球砖具有更加好的隔热性能和更高的使用温度,但是氧化锆空心球制品价格高昂、原料储量有限,一般只用于一些特殊要求的窑炉;而氧化铝空心球制品则由于氧化铝原料丰富,性价比高,是当前很受欢迎的高温、高强轻质隔热材料。氧化铝隔热砖使用温度虽然比空心球制品低,但其体积密度比空心球制品低很多,因此热导率更小,保温隔热性能也更加好。氧化铝隔热砖广泛应用于冶金、陶瓷等烧结窑炉的保温,不能承受荷重,要避免直接暴露在具有强烈冲刷、磨损和侵蚀的环境中。根据氧化铝的含量的差异铝硅系的轻质隔热材料主要分为高铝隔热砖、莫来石隔热砖、黏土质隔热砖和硅质隔热砖,由于这类制品具有较好的隔热性能,使用温度又可在较大范围内调整,适用各种工业窑炉在一般使用条件(不含金属溶液或熔渣接触,无剧烈热震荡,无化学反应,不受侵蚀,不受剧烈的机械冲撞、磨损等)下的保温隔热,可直接接触火焰,更多的作为中间保温隔热层使用,例如黑色冶金行业的带式烧结机、球团焙烧炉、炼钢与轧钢加热炉的保温隔热,有色金属冶炼的铝电解槽、铝熔炼炉、炼锌电热蒸馏炉及精馏设备的保温隔热,建材行业(陶瓷、玻璃、水泥)和石化与化工行业的催化裂化装置、合成氨装置的一段、变换炉、二段转化炉的保温,以及余热锅炉、垃圾焚烧炉、炭素焙烧窑和各种用途的电阻炉等的保温隔热,铝硅系保温隔热材料是目前热工窑炉应用得较多的保温隔热材料。

  

  绝热板是一种不烧制品,由耐火纤维料、耐火原材料、结合剂及外加剂组成的,是保温隔热耐火材料的一个重要品种。绝热板按材质分为硅质、镁质、镁橄榄石质、硅酸铝质和漂珠等;这种材料的特点是热导率低、密度小和耐蚀性好,主要应用在铸锭帽口和连铸中间包等部位,因此则分别称为中间包绝热板和铸模绝热板。中间包绝热板分为壁板、底板和冲击板等,性能因使用部位不同也有差异。该板用于中间包,可降低出钢温度、节约燃料、加快中间包的周转。同时,中间包永远衬能较长时间使用,可降低耐火材料的消耗;铸锭用绝热板,可提高钢收得率。

  在热工设备、管道及附件中,广泛应用隔热耐火浇注料制品,如珍珠岩砖等。该类制品根据浇注料的配合比,按预制块生产工艺声产即可;近十几年来,开发了硅酸钙隔热板(也叫绝热板),抗折强度0.2~0.6MPa,热导率0.05~0.06W/(m·K),体积密度0.13~0.23g/cm3,1000℃烧后线收缩≤2%,使用温度500~1000℃。该板广泛应用于各种窑炉和热工设备的隔热层,不仅施工方便,而且隔热效果好,可减薄衬体厚度。

耐火纤维作为一种高效的保温隔热耐火材料,既具有一般纤维柔软、高强的特性,可加工成各种制品,如毡、线绳、带、毯等,又具有普通纤维所没有的性能,如部分抗氧化性能、耐腐蚀、耐高温等,弥补了一般耐火材料太脆的不足。并且耐火纤维体积密度小,通常0.1~0.2g/cm3,为普通粘土砖的1/20~1/10,轻质粘土砖的1/10~1/5。因此,采用耐火纤维替代耐火砖,可减轻炉体重量,减薄炉墙厚度。例如加热炉采用纤维炉衬,可使原重质炉衬减轻80%,炉墙厚度减薄50%。此外,耐火纤维比热低,仅为普通耐火砖的1/72,轻质粘土砖的1/42。因此,耐火纤维经常用作间歇式窑炉炉衬,可显著降低蓄热损,节省燃料,提高升温速度。耐火纤维制品日益广泛的应用在工业窑炉上,取得了明显的节能效果。对于连续型操作炉窑,使用耐火纤维制品可节能3%~10%,对于间歇式操作热工设备,使用纤维耐火材料节能更明显,节能可达10%~30%,或更高。耐火纤维制品的砌筑方式对其保温隔热效果具有较大影响。采用叠砌式炉衬时,纤维方向与 热 流 方 向 垂 直 , 辐 射热量增加 , 在 相同条件下较层铺式炉衬热导率增大20%~30%;用作层铺式炉衬时,纤维方向与热流方向一致,热导率主要取决于制品的导热能力。

  工业炉上应用耐火纤维的形式为纤维镶贴炉衬结构和全纤维炉衬两种。耐火纤维镶贴炉衬有三种使用形式,即内部绝热:将纤维粘贴或镶贴在炉墙的热面,无论是间歇式或连续操作的炉窑,耐火纤维制品镶贴于炉衬的热面,都有较好的保温隔热效果。既能降低炉墙的散热损失,又使蓄热损失显著减少。因此,耐火纤维制品凡能满足炉窑生产工艺条件要求的,尽可能采用此种绝热结构;外绝热:将纤维粘贴或锚固于炉墙的冷面,这种结构只需应用低温纤维制品或者轻质砖;中间绝热:将纤维置于炉墙中间。由于中间绝热弊病较多,很少采用。镶贴耐火纤维一般为毡制品,厚度20~50cm。全纤维炉衬的使用,可到幅度降低能耗,改善炉子的热工操作,节省钢材,减轻减轻炉体重量,延长炉子寿命,改善作业环境和确保生产安全。但是一次性费用较高。全纤维炉衬有层铺法和叠砌法两种传统结构形式,在目前的应用中,通常综合这两种结构形式的特点,采用层铺式和叠砌式相组合的组合炉衬,并使用锚固夹板夹紧,交错排列,穿条铆固。这种全纤维炉衬既保持了层铺式的严密性,有利用了叠砌式耐蚀性强的特点,使用后取得了很好的节能效果,延长了炉子寿命,有利于强化生产。

   保温隔热耐火材料只有在不超过它的最高允许使用温度条件下才可发挥保温隔热作用。因此,要根据炉窑的节能目的与要求、结构特点和工作条件、使用寿命的要求,合理选用保温隔热耐火材料。例如铜反射炉,非工作层可以采用强度较高的轻质耐火粘土砖或耐火纤维构筑,而内衬因受熔渣的侵蚀和剧烈的火焰冲刷,只能用重质耐火砖砌筑,而不能用轻质多孔的保温隔热材料。保温隔热耐火材料层应用在炉墙的外表面或是热面,其保温隔热效果也不一样。一般连续操作的炉窑,采用外绝热方式较合理,即在工作衬用致密的耐火砖砌筑,而在非工作层采用轻质砖,可显著降低散热损失,节能率达10%以上,有保证了炉墙的强度和稳固性。间歇式操作的窑炉,如果采用外隔热方式,虽然热损失减少了,但蓄热损失的增加有时会超过散热损失,因此多采用内隔热以减少蓄热损失。有的非熔炼炉的炉墙甚至全部采用轻质砖砌筑,节能效果显著。

根据保温隔热耐火材料的性能和特点,使用中应充分注意以下问题:

(1) 保温隔热耐火材料抗渣性差,不能直接与高温熔体或高速炉尘接触。

(2) 保温隔热耐火材料重烧收缩大,长期使用温度应至少低于其烧成温度50~100℃。

(3) 保温隔热耐制品的耐磨性较差,不可用于开启频繁和震动强烈的部位。

(4) 保温隔热耐制品的机械强度低,不能用在承重部位。


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