陶瓷纖維棉的功能和效果
- 最后修訂： 2018-03-09
陶瓷纖維棉的功能和效果
近年來陶瓷纖維在高溫燒成窯爐方面的應用陶瓷纖維毯前景日益擴大，以陶瓷纖維制成的耐火氈、毯類制品，最高使用溫度可達到1649℃。它以隔熱效果好，使用簡便，特別是蓄熱小等特征，普遍采用于各式窯爐中，大大顯示出很高的節(jié)能效率。
（１）品種與性能：陶瓷耐火纖維最重要的指標是纖維的直徑與熱穩(wěn)定性。陶瓷工業(yè)中常用的是 al2o3sio2纖維，根據(jù)al2o3的含陶瓷纖維氈量高低分為不同的使用范圍，也在其中引入cr2o3 材料以提高其耐火與抗氧化特性。一般氧化鋁含量高、氧化鐵等雜質含量低的纖維制品呈陶瓷纖維棉純白色、引入氧化鉻的纖維呈銷帶奶黃調的顏色。陶瓷纖維的平均直徑為2 2—33微米。纖維細、密度小、導熱率低者使用溫度高。若纖維粗、密度大時使用效果不理想。纖維的熱穩(wěn)定性指標更為重要。al2o3－sio2纖維各種產(chǎn)品在1260℃ 的線收縮范圍為35—88％之間。收縮量也直接影響到熱穩(wěn)定性。
由于纖維導熱率低、密度小、重量輕，在設計建造窯爐時均采用較輕的鋼架支撐結構，從而使陶瓷窯爐的發(fā)展進入“窯爐輕量化”時代。纖維蓄熱小、適應快速升溫、冷卻燒成方式。纖維有柔性可加工成帶凹槽或開口的制品，且具有良好的抗機械震動與沖擊的能力，化學穩(wěn)定性也較好，這些優(yōu)點為新型窯爐的發(fā)展，并波及到陶瓷工藝、行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重要的推動作用。
目前陶瓷纖維制品有：氈、毯、砌塊、散狀纖維、纖維紙及真空成型的各種制品，工作范圍一般在871—1427℃，特殊情況下可短期在極限溫度以上的高溫下使用。
散狀纖維分清過渣或未清過渣兩種：加潤滑劑或未加潤滑劑者；長、短纖維摻合一起者等。幾種纖維亦可摻合使用。未經(jīng)清渣纖維價格最便宜，可用于填充接縫處的填料。加入潤滑劑的纖維制品便于操作施工，粉塵小。安裝纖維時散入空氣中的粉塵雖無很大毒害，但會導致皮膚發(fā)癢或刺痛咽喉，故在施工時要注意防護。
（２）砌筑方法與注意事項：耐火纖維氈、適用于窯爐內(nèi)襯可大大提高節(jié)能效率。一般使用有機粘合劑使纖維卷合成筒形或薄板形織物。窯爐內(nèi)壁采用高溫輕質耐火磚砌筑后，可用陶瓷纖維耐火氈粘貼成內(nèi)襯，經(jīng)燒成后，纖維氈或板形成一定的剛性并具有令人滿意的回復能力，冷卻時能彈回使接縫繃緊。
砌筑纖維通常有兩種方法：一是將氈毯一層一層敷貼，再用栓桿鉚接起來，一般在1222℃以下采用耐溫金屬栓桿，1223℃以上采用陶瓷質鉚接件?？繜崦嬉欢擞蒙罾w維和耐熱水泥填充。采用陶瓷質鉚接件還可防止因碳素沉積引起的纖維變質。第二種方法是采用預制組合件、即用氈毯堆疊而成的預制件或用寬305mm的氈毯折疊成手風琴式的預制件。兩者相比，后者因緊挨爐殼到熱面均為同樣材料，節(jié)能效率更高、但成本較高。
溫度升高時，纖維預制件砌筑形成的接縫需用有伸縮性的纖維鑲嵌。用預制組合件安裝方便、迅速且維修方便，只需將損壞部分替換下來。
就熱效率來說，層層敷貼方式明顯優(yōu)于預制組合件。因為前者的纖維方向垂直于熱流，堆疊形的預制組合件纖維方向平行于熱流，兩者的導熱量差值約為20—40％，如手風琴狀折疊的預制組合件則介于兩者之間，它的纖維方向對于熱流既平行又垂直。
（３）發(fā)展前景展望：由于能源價格不斷上漲，燃料成本將會成為扼制陶瓷業(yè)發(fā)展的瓶頸，節(jié)能愈加重要。人們對窯爐熱損失愈來愈關心，有的直接在原有耐火內(nèi)襯表面加貼一層耐火陶瓷纖維以提高熱效率。在加貼前必須將窯壁上明顯的裂紋或剝落部位修復好。不過隔熱耐火磚與耐火纖維也不能任意濫用。迄今為止如堿性吹氧煉鋼爐、水泥回轉窯等內(nèi)襯，由于高溫化學侵蝕嚴重，都暫時不能用纖維作內(nèi)襯。
對于連續(xù)加熱設備如陶瓷隧道窯，早已實現(xiàn)了采用耐火陶瓷纖維用作連續(xù)加熱設備的內(nèi)襯，據(jù)有關資料報道，快速推板窯與隧道窯中采用耐火陶瓷纖維節(jié)能效果都很顯著。尤其是超高溫加熱，如燒成溫度在1538℃—1649℃的窯爐中，采用耐火纖維的節(jié)能效果最佳。
目前，歐美及日本的陶瓷窯爐設備全部采用陶瓷纖維內(nèi)襯。不久前日本將燃氣隧道窯分解為諸如車廂結構進行分節(jié)制造、然后再運抵瓷廠施工現(xiàn)場組裝，這一切都是由于采用陶瓷纖維材料，大大節(jié)省了窯爐造價，更簡便的緣故。從材質改型方面推進陶瓷纖維制品節(jié)能效果的研究也正在進行中。
（１）品種與性能：陶瓷耐火纖維最重要的指標是纖維的直徑與熱穩(wěn)定性。陶瓷工業(yè)中常用的是 al2o3sio2纖維，根據(jù)al2o3的含陶瓷纖維氈量高低分為不同的使用范圍，也在其中引入cr2o3 材料以提高其耐火與抗氧化特性。一般氧化鋁含量高、氧化鐵等雜質含量低的纖維制品呈陶瓷纖維棉純白色、引入氧化鉻的纖維呈銷帶奶黃調的顏色。陶瓷纖維的平均直徑為2 2—33微米。纖維細、密度小、導熱率低者使用溫度高。若纖維粗、密度大時使用效果不理想。纖維的熱穩(wěn)定性指標更為重要。al2o3－sio2纖維各種產(chǎn)品在1260℃ 的線收縮范圍為35—88％之間。收縮量也直接影響到熱穩(wěn)定性。
由于纖維導熱率低、密度小、重量輕，在設計建造窯爐時均采用較輕的鋼架支撐結構，從而使陶瓷窯爐的發(fā)展進入“窯爐輕量化”時代。纖維蓄熱小、適應快速升溫、冷卻燒成方式。纖維有柔性可加工成帶凹槽或開口的制品，且具有良好的抗機械震動與沖擊的能力，化學穩(wěn)定性也較好，這些優(yōu)點為新型窯爐的發(fā)展，并波及到陶瓷工藝、行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重要的推動作用。
目前陶瓷纖維制品有：氈、毯、砌塊、散狀纖維、纖維紙及真空成型的各種制品，工作范圍一般在871—1427℃，特殊情況下可短期在極限溫度以上的高溫下使用。
散狀纖維分清過渣或未清過渣兩種：加潤滑劑或未加潤滑劑者；長、短纖維摻合一起者等。幾種纖維亦可摻合使用。未經(jīng)清渣纖維價格最便宜，可用于填充接縫處的填料。加入潤滑劑的纖維制品便于操作施工，粉塵小。安裝纖維時散入空氣中的粉塵雖無很大毒害，但會導致皮膚發(fā)癢或刺痛咽喉，故在施工時要注意防護。
（２）砌筑方法與注意事項：耐火纖維氈、適用于窯爐內(nèi)襯可大大提高節(jié)能效率。一般使用有機粘合劑使纖維卷合成筒形或薄板形織物。窯爐內(nèi)壁采用高溫輕質耐火磚砌筑后，可用陶瓷纖維耐火氈粘貼成內(nèi)襯，經(jīng)燒成后，纖維氈或板形成一定的剛性并具有令人滿意的回復能力，冷卻時能彈回使接縫繃緊。
砌筑纖維通常有兩種方法：一是將氈毯一層一層敷貼，再用栓桿鉚接起來，一般在1222℃以下采用耐溫金屬栓桿，1223℃以上采用陶瓷質鉚接件?？繜崦嬉欢擞蒙罾w維和耐熱水泥填充。采用陶瓷質鉚接件還可防止因碳素沉積引起的纖維變質。第二種方法是采用預制組合件、即用氈毯堆疊而成的預制件或用寬305mm的氈毯折疊成手風琴式的預制件。兩者相比，后者因緊挨爐殼到熱面均為同樣材料，節(jié)能效率更高、但成本較高。
溫度升高時，纖維預制件砌筑形成的接縫需用有伸縮性的纖維鑲嵌。用預制組合件安裝方便、迅速且維修方便，只需將損壞部分替換下來。
就熱效率來說，層層敷貼方式明顯優(yōu)于預制組合件。因為前者的纖維方向垂直于熱流，堆疊形的預制組合件纖維方向平行于熱流，兩者的導熱量差值約為20—40％，如手風琴狀折疊的預制組合件則介于兩者之間，它的纖維方向對于熱流既平行又垂直。
（３）發(fā)展前景展望：由于能源價格不斷上漲，燃料成本將會成為扼制陶瓷業(yè)發(fā)展的瓶頸，節(jié)能愈加重要。人們對窯爐熱損失愈來愈關心，有的直接在原有耐火內(nèi)襯表面加貼一層耐火陶瓷纖維以提高熱效率。在加貼前必須將窯壁上明顯的裂紋或剝落部位修復好。不過隔熱耐火磚與耐火纖維也不能任意濫用。迄今為止如堿性吹氧煉鋼爐、水泥回轉窯等內(nèi)襯，由于高溫化學侵蝕嚴重，都暫時不能用纖維作內(nèi)襯。
對于連續(xù)加熱設備如陶瓷隧道窯，早已實現(xiàn)了采用耐火陶瓷纖維用作連續(xù)加熱設備的內(nèi)襯，據(jù)有關資料報道，快速推板窯與隧道窯中采用耐火陶瓷纖維節(jié)能效果都很顯著。尤其是超高溫加熱，如燒成溫度在1538℃—1649℃的窯爐中，采用耐火纖維的節(jié)能效果最佳。
目前，歐美及日本的陶瓷窯爐設備全部采用陶瓷纖維內(nèi)襯。不久前日本將燃氣隧道窯分解為諸如車廂結構進行分節(jié)制造、然后再運抵瓷廠施工現(xiàn)場組裝，這一切都是由于采用陶瓷纖維材料，大大節(jié)省了窯爐造價，更簡便的緣故。從材質改型方面推進陶瓷纖維制品節(jié)能效果的研究也正在進行中。
作者：浙江晶爐耐火材料有限公司
網(wǎng)址：http://www.whmicoe.com.cn/
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關鍵詞：陶瓷纖維毯，陶瓷纖維氈，陶瓷纖維棉