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磚瓦窯中哪些環(huán)境因素會(huì)導(dǎo)致硅酸鋁耐火纖維使用出現(xiàn)問題
2023/12/14
硅酸鋁耐火纖維
近年來，全纖維結(jié)構(gòu)在隧道窯窯頂、旋轉(zhuǎn)窯等各種窯型中得到廣泛應(yīng)用，但使用實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，硅酸鋁耐火纖維在使用一段時(shí)間后，便出現(xiàn)了許多問題，下面對這些問題進(jìn)行詳細(xì)分析。
1
高溫使硅酸鋁硅酸鋁耐火纖維粉化
由于硅酸鋁耐火纖維長期在高溫下工作，硅酸鋁耐火纖維中的細(xì)晶相當(dāng)于受到長期高溫作用，因此會(huì)逐漸長大，纖維表面開始變得粗糙，并有裂紋出現(xiàn)。當(dāng)晶體長大到接近纖維直徑時(shí)，纖維強(qiáng)度就會(huì)下降到不能承受工作時(shí)的內(nèi)壓力，從而使纖維斷裂粉化，這是硅酸鋁耐火纖維破壞的主要原因。
硅酸鋁耐火纖維在高溫下粉化表現(xiàn)為：纖維一層層剝落，剝落層內(nèi)部纖維外觀變化不大。這是由于內(nèi)表層纖維在高溫環(huán)境中工作時(shí)，受到窯體內(nèi)磚坯在焙燒時(shí)釋放出堿、硫等有害氣體的侵蝕，結(jié)構(gòu)鍵遭破壞而熔點(diǎn)降低，形成黏稠的玻璃液。在玻璃液中纖維中的細(xì)晶更容易長大，使該層纖維結(jié)構(gòu)破壞，但該層玻璃液對內(nèi)層的纖維會(huì)起到保護(hù)作用。當(dāng)停窯冷卻大修時(shí)，此層玻璃液與纖維本體的收縮率不同，產(chǎn)生收縮縫隙與剝落現(xiàn)象。如果外表層脫落，則內(nèi)表層將暴露在高溫介質(zhì)中，會(huì)產(chǎn)生同樣的侵蝕收縮縫隙與剝落過程，從而形成硅酸鋁耐火纖維收縮縫隙與層層脫落現(xiàn)象。
2
堿、硫等有害氣體侵蝕使硅酸鋁纖維收縮氧化
磚瓦焙燒窯內(nèi)的空氣成分是相當(dāng)復(fù)雜的，既有燃料燃燒所產(chǎn)生的有害氣體，又有坯體水分蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣，還有原材料中存在的堿金屬離子。由于硅酸鋁耐火纖維有著非常大的比表面積，空氣中有水蒸氣存在時(shí)，硅酸鋁耐火纖維會(huì)大量吸濕。還原氣氛下，纖維析晶加快，會(huì)進(jìn)一步降低纖維使用壽命。這些有害氣體和物質(zhì)與硅酸鋁耐火纖維發(fā)生非常復(fù)雜的反應(yīng)，腐蝕硅酸鋁耐火纖維，破壞其原有結(jié)構(gòu)，這也是導(dǎo)致硅酸鋁耐火纖維粉化、收縮、崩裂，影響磚瓦窯爐使用壽命的重要原因之一。
3
氣流沖刷使纖維脫落
在長期在高溫作用下，磚瓦焙燒窯爐中的硅酸鋁纖維中的晶粒會(huì)長大變脆，抗拉強(qiáng)度會(huì)急劇減小。粉化后纖維在高速氣流的沖刷下，粉化微粒被不斷吹起，隨介質(zhì)一起流動(dòng)。隨著纖維不斷地被沖刷脫落，窯墻厚度減薄，保溫效果變差，窯襯散熱加大，使熱耗增加，因而大大影響了磚瓦窯爐的熱效率。
4
安裝方式不到位和選材不合理
在硅酸鋁耐火纖維安裝上，很多硅酸鋁耐火纖維生產(chǎn)廠家普遍采用錨固件掛鉤式來固定硅酸鋁耐火纖維模塊，此種固定模式?jīng)]有完全將模塊定位，大家都知道，硅酸鋁耐火纖維模塊完全靠自身受外力壓縮后用打包帶固定，放開打包帶被壓縮的自身膨脹來彌補(bǔ)模塊與模塊之間的縫隙，如果沒有完全將錨固釘定位，必然導(dǎo)致模塊與模塊間相互游動(dòng)，再加上高溫收縮使模塊之間產(chǎn)生縫隙，最終將錨固件氧化，使模塊脫落，造成窯爐嚴(yán)重?fù)p壞。
磚瓦吊頂保溫棉材質(zhì)和型號(hào)選擇
1.材質(zhì)選擇：
燒磚瓦隧道窯爐襯材料的材質(zhì)選擇，需綜合考慮應(yīng)滿足高爐溫條件、硅酸鋁纖維材料的使用條件、爐子的操作氣氛，爐內(nèi)爐氣正負(fù)壓等各方面的因素。同種硅酸鋁纖維材料，由于爐子熱源種類、爐內(nèi)氣體成份及流速、爐子運(yùn)行制度等方面的不同，其使用溫度亦不相同。
硅酸鋁纖維模塊的型號(hào)劃分，1050普通型、1260標(biāo)準(zhǔn)型以天燃料為原料，1260高純型、1400高鋁型、1400鋯鋁型、1430含鋯型在天然原料的基礎(chǔ)上加入了耐溫更高的成分，以滿足不同窯爐和高溫設(shè)備的使用要求。
2.型號(hào)選擇：
硅酸鋁纖維模塊型號(hào)根據(jù)耐溫有所不同，普通型可耐溫1050℃以下的溫度，常被用作鍋爐等溫度需求不是很高的爐內(nèi)；標(biāo)準(zhǔn)型耐溫在1100℃以下的工業(yè)爐內(nèi)，也是應(yīng)用較多的一種型號(hào)；高純型用于1260℃以下的爐襯保溫；高鋁型是纖維制品中鋁含量高的產(chǎn)品（一定范圍內(nèi)鋁含量越高耐溫越高）耐溫可達(dá)到1400℃；含鋯耐溫在1430℃左右，可根據(jù)具體的用工溫度選擇陶瓷纖維模塊的型號(hào)。
3.模塊密度選擇方法：
陶瓷纖維模塊的密度，硅酸鋁纖維材料的導(dǎo)熱系數(shù)在一定范圍內(nèi)，隨著密度的升高而降低，但密度超過300kg/m3后，密度再增加導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)隨之增大，所以硅酸鋁模塊既經(jīng)濟(jì)又合理的體積密度在180-240kg/m3
近年來，全纖維結(jié)構(gòu)在隧道窯窯頂、旋轉(zhuǎn)窯等各種窯型中得到廣泛應(yīng)用，但使用實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，硅酸鋁耐火纖維在使用一段時(shí)間后，便出現(xiàn)了許多問題，下面對這些問題進(jìn)行詳細(xì)分析。
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高溫使硅酸鋁硅酸鋁耐火纖維粉化
由于硅酸鋁耐火纖維長期在高溫下工作，硅酸鋁耐火纖維中的細(xì)晶相當(dāng)于受到長期高溫作用，因此會(huì)逐漸長大，纖維表面開始變得粗糙，并有裂紋出現(xiàn)。當(dāng)晶體長大到接近纖維直徑時(shí)，纖維強(qiáng)度就會(huì)下降到不能承受工作時(shí)的內(nèi)壓力，從而使纖維斷裂粉化，這是硅酸鋁耐火纖維破壞的主要原因。
硅酸鋁耐火纖維在高溫下粉化表現(xiàn)為：纖維一層層剝落，剝落層內(nèi)部纖維外觀變化不大。這是由于內(nèi)表層纖維在高溫環(huán)境中工作時(shí)，受到窯體內(nèi)磚坯在焙燒時(shí)釋放出堿、硫等有害氣體的侵蝕，結(jié)構(gòu)鍵遭破壞而熔點(diǎn)降低，形成黏稠的玻璃液。在玻璃液中纖維中的細(xì)晶更容易長大，使該層纖維結(jié)構(gòu)破壞，但該層玻璃液對內(nèi)層的纖維會(huì)起到保護(hù)作用。當(dāng)停窯冷卻大修時(shí)，此層玻璃液與纖維本體的收縮率不同，產(chǎn)生收縮縫隙與剝落現(xiàn)象。如果外表層脫落，則內(nèi)表層將暴露在高溫介質(zhì)中，會(huì)產(chǎn)生同樣的侵蝕收縮縫隙與剝落過程，從而形成硅酸鋁耐火纖維收縮縫隙與層層脫落現(xiàn)象。
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堿、硫等有害氣體侵蝕使硅酸鋁纖維收縮氧化
磚瓦焙燒窯內(nèi)的空氣成分是相當(dāng)復(fù)雜的，既有燃料燃燒所產(chǎn)生的有害氣體，又有坯體水分蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣，還有原材料中存在的堿金屬離子。由于硅酸鋁耐火纖維有著非常大的比表面積，空氣中有水蒸氣存在時(shí)，硅酸鋁耐火纖維會(huì)大量吸濕。還原氣氛下，纖維析晶加快，會(huì)進(jìn)一步降低纖維使用壽命。這些有害氣體和物質(zhì)與硅酸鋁耐火纖維發(fā)生非常復(fù)雜的反應(yīng)，腐蝕硅酸鋁耐火纖維，破壞其原有結(jié)構(gòu)，這也是導(dǎo)致硅酸鋁耐火纖維粉化、收縮、崩裂，影響磚瓦窯爐使用壽命的重要原因之一。
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氣流沖刷使纖維脫落
在長期在高溫作用下，磚瓦焙燒窯爐中的硅酸鋁纖維中的晶粒會(huì)長大變脆，抗拉強(qiáng)度會(huì)急劇減小。粉化后纖維在高速氣流的沖刷下，粉化微粒被不斷吹起，隨介質(zhì)一起流動(dòng)。隨著纖維不斷地被沖刷脫落，窯墻厚度減薄，保溫效果變差，窯襯散熱加大，使熱耗增加，因而大大影響了磚瓦窯爐的熱效率。
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安裝方式不到位和選材不合理
在硅酸鋁耐火纖維安裝上，很多硅酸鋁耐火纖維生產(chǎn)廠家普遍采用錨固件掛鉤式來固定硅酸鋁耐火纖維模塊，此種固定模式?jīng)]有完全將模塊定位，大家都知道，硅酸鋁耐火纖維模塊完全靠自身受外力壓縮后用打包帶固定，放開打包帶被壓縮的自身膨脹來彌補(bǔ)模塊與模塊之間的縫隙，如果沒有完全將錨固釘定位，必然導(dǎo)致模塊與模塊間相互游動(dòng)，再加上高溫收縮使模塊之間產(chǎn)生縫隙，最終將錨固件氧化，使模塊脫落，造成窯爐嚴(yán)重?fù)p壞。
磚瓦吊頂保溫棉材質(zhì)和型號(hào)選擇
1.材質(zhì)選擇：
燒磚瓦隧道窯爐襯材料的材質(zhì)選擇，需綜合考慮應(yīng)滿足高爐溫條件、硅酸鋁纖維材料的使用條件、爐子的操作氣氛，爐內(nèi)爐氣正負(fù)壓等各方面的因素。同種硅酸鋁纖維材料，由于爐子熱源種類、爐內(nèi)氣體成份及流速、爐子運(yùn)行制度等方面的不同，其使用溫度亦不相同。
硅酸鋁纖維模塊的型號(hào)劃分，1050普通型、1260標(biāo)準(zhǔn)型以天燃料為原料，1260高純型、1400高鋁型、1400鋯鋁型、1430含鋯型在天然原料的基礎(chǔ)上加入了耐溫更高的成分，以滿足不同窯爐和高溫設(shè)備的使用要求。
2.型號(hào)選擇：
硅酸鋁纖維模塊型號(hào)根據(jù)耐溫有所不同，普通型可耐溫1050℃以下的溫度，常被用作鍋爐等溫度需求不是很高的爐內(nèi)；標(biāo)準(zhǔn)型耐溫在1100℃以下的工業(yè)爐內(nèi)，也是應(yīng)用較多的一種型號(hào)；高純型用于1260℃以下的爐襯保溫；高鋁型是纖維制品中鋁含量高的產(chǎn)品（一定范圍內(nèi)鋁含量越高耐溫越高）耐溫可達(dá)到1400℃；含鋯耐溫在1430℃左右，可根據(jù)具體的用工溫度選擇陶瓷纖維模塊的型號(hào)。
3.模塊密度選擇方法：
陶瓷纖維模塊的密度，硅酸鋁纖維材料的導(dǎo)熱系數(shù)在一定范圍內(nèi)，隨著密度的升高而降低，但密度超過300kg/m3后，密度再增加導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)隨之增大，所以硅酸鋁模塊既經(jīng)濟(jì)又合理的體積密度在180-240kg/m3
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