耐火磚在陶瓷窯的應(yīng)用及選型和選擇原則

陶瓷窯用耐火磚選型

陶瓷隧道窯包括4部分：窯體、燃燒設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備和窯內(nèi)輸送設(shè)備。陶瓷窯體是由窯墻、窯頂所組成。窯墻的作用與要求：（1）窯墻與窯頂一起，將窯道與外界分隔，在窯道內(nèi)燃燒產(chǎn)物與坯體進(jìn)行熱交換。因此，窯墻須經(jīng)受高溫的作用，能耐高溫。（2）窯墻要支撐窯頂，要承受一定的重量。材料要具有一定的強(qiáng)度。（3）窯墻內(nèi)壁溫度約等于制品的溫度，而外壁接觸大氣，因此內(nèi)壁的熱量通過窯墻向外壁散失。為此，陶瓷窯墻要能保溫，以減少熱量的散失。陶瓷窯墻內(nèi)壁材料要求耐高溫，所選用的耐火磚種類則由制品焙燒的溫度決定：1）在1300℃以下溫度使用耐火粘土磚；2）在1300-1400℃使用高鋁磚；3）在1400-1500℃使用硅磚；4）在1500-1600℃使用鎂鋁磚；5）在1800℃以下，使用剛玉磚。為減少窯墻散熱，窯墻內(nèi)、外壁中間砌以輕質(zhì)隔熱材料如輕質(zhì)粘土磚、輕質(zhì)硅磚、硅藻土磚等。一條窯各段的各層材料種類和厚度是根據(jù)該段的溫度來決定的。確定了窯墻材料及厚度，決定了窯的結(jié)構(gòu)后，即可進(jìn)行窯墻所需材料的概算。

陶瓷窯選擇耐火磚的幾條原則

盡管陶瓷工業(yè)窯爐種類很多，用戶的要求千差萬別，但在總體上陶瓷窯用耐火磚有以下幾條基本原則：

1．對耐火磚常溫性能和高溫性能的要求

陶瓷窯爐按制造方式分為現(xiàn)場砌筑和在窯爐工廠按模數(shù)預(yù)制現(xiàn)場組裝兩種。無論哪種方式，都要求窯體結(jié)構(gòu)有一定的常溫強(qiáng)度，以支承窯體耐火磚的重量以及窯上需要安裝或放置的其它設(shè)備的重量。對于按模數(shù)預(yù)制現(xiàn)場組裝的窯爐，則要考慮從窯爐工廠運(yùn)往使用工廠并進(jìn)行組裝時的搬運(yùn)、震動、碰撞等因素，也要求窯體結(jié)構(gòu)有一定的常溫強(qiáng)度，這些條件都須由具有一定的常溫耐壓、抗折強(qiáng)度的耐火磚來保證。

陶瓷窯爐都在高溫下操作，對于建筑、衛(wèi)生陶瓷的各種產(chǎn)品，高燒成溫度在1300℃以下。因此，選擇耐火磚時，要以被燒制產(chǎn)品的高燒成溫度為依據(jù)，來確定耐火度、荷重軟化溫度、重?zé)€變化等高溫性能指標(biāo)適合的耐火磚。

2．對隔熱保溫性能的要求

隔熱保溫是陶瓷窯爐節(jié)能降耗的重要環(huán)節(jié)和手段，限于空間柯結(jié)構(gòu)等方面的因素，窯爐爐體不可能厚度很大，因此要在允許的尺寸下盡量選擇保溫性能良好的隔熱材料，以降低窯體表面溫度，減少熱量損失。

3．對耐火磚蓄熱的要求

陶瓷窯爐要減小耐火磚的蓄熱是如下兩方面的原因；

(1)減少窯爐由于蓄熱量增加而造成的熱量損失

對于連續(xù)式窯爐的窯車材料、窯具支柱、棚板等，其質(zhì)量越輕、比熱容越小，則從窯內(nèi)帶出的熱量越少，窯爐燒成單位制品的熱耗也愈小。而對于間歇式陶瓷窯爐、窯體、窯車等用的耐火磚，也應(yīng)在滿足l、2兩要求的前提下盡量減小耐火磚的蓄熱量，使窯爐升、降溫速度快，減小每燒成周期的熱損失。

(2)減少窯爐的熱滯后性

現(xiàn)代窯爐都采用計算機(jī)控制燒成，窯爐耐火磚蓄熱量太大，則其熱慣性也大，使自動控制系統(tǒng)的控制精度下降．不利于提高燒成產(chǎn)品的質(zhì)量。更主要的是可縮短窯車在窯內(nèi)的停留時間，從而大量節(jié)能。

4．對窯爐造價的要求

陶瓷窯爐燒成設(shè)備依據(jù)用戶的不同需求，其能耗指標(biāo)可分為不同的檔次，如隧道窯可分三個檔次：

(1)8374～12560kJ／kg瓷；

(2)6280～8374kJ／kg瓷；

(3)4187～6280kJ／kg瓷。

同樣，在耐火磚領(lǐng)域，耐火保溫材料按不同質(zhì)量和性能指標(biāo)，也有檔次之分，設(shè)計選擇耐火磚時，在保證窯爐預(yù)定技術(shù)指標(biāo)能耗指標(biāo)的前提下，要化材料的配合，盡量降低窯爐耐火磚的造價，以制造出性能價格的陶瓷工業(yè)窯爐。

陶瓷窯用的耐火磚

陶瓷窯用耐火磚的種類很多，由于受窯爐類型i設(shè)計結(jié)構(gòu)、造價等因素的影響，陶瓷窯所用的耐火磚種類有進(jìn)一步增多的趨勢。

一、陶瓷窯用耐火磚的發(fā)展方向

隨著陶瓷燒成工藝技術(shù)的發(fā)展，新型的節(jié)能窯爐不斷出現(xiàn)，陶瓷窯爐的不同部位對耐火材料的性能提出了以下要求：

以具有很好的高溫力學(xué)性能和較好的耐熱震性的耐火磚，作為窯爐的骨架，如窯具等。

采用保溫性能較好的絕熱材料，如耐火纖維等。

窯體結(jié)構(gòu)采用既有很好的高溫力學(xué)性能，又有較好的隔熱性能的材料。

節(jié)能是窯爐發(fā)展的主題，新型窯爐用的耐火材料，在某種情況下突出耐高溫的功能，重視材料的高溫力學(xué)性質(zhì)，隔熱功能不予考慮，如上述的第1種材料；而在另外一種情況下，則重點利用材料的隔熱特性，不考慮材料的高溫力學(xué)特性，如上述第2種材料，在整個窯爐結(jié)構(gòu)中。這兩種材料配合使用。第3種材料是將一種材料的耐高溫和隔熱性共同增強(qiáng)，使窯爐的設(shè)計、制造簡單化，它將是重點開發(fā)的新型耐火材料。

二、陶瓷窯常用的耐火磚

粘土耐火磚

陶瓷窯用的粘土耐火磚是指Al2O3含量在36%～42%的普通粘土磚，主要用于窯爐的內(nèi)側(cè)接觸火焰部位，抵抗高溫并對窯體結(jié)構(gòu)起支撐作用。通常，對于連續(xù)式窯爐，普通粘土磚用于爐溫在1000℃以下的部位。窯體內(nèi)的各種孔、通道等結(jié)構(gòu)（如排煙口、煙道等）用粘土磚或粘土大板砌筑。

高鋁耐火磚

陶瓷窯多在燃燒室及窯溫高于1000℃的高溫區(qū)域使用高鋁耐火磚，如砌筑隧道窯的拱頂、窯爐燒嘴磚等，使用較多的高鋁異型耐火磚也是陶瓷窯爐的一個特點。

剛玉磚

在耐火材料中屬高鋁耐火磚類，是以電熔剛玉砂或工業(yè)氧化鋁為原料，加入1%以下的氧化鈦，在1600～1800℃左右燒結(jié)而成，含Al2O3 99%以上，體積密度達(dá)3.8g/cm3,使用溫度左1800℃以下。剛玉磚主要用于陶瓷窯爐的燃燒室。

碳化硅耐火磚

由于碳化硅耐火磚的高溫強(qiáng)度好，在陶瓷窯爐中用作窯車的棚板、支柱、橫梁等。又因為它有很好的熱傳導(dǎo)性能，在隔焰陶瓷窯爐中用作隔焰板。按結(jié)合劑的種類分，陶瓷窯爐中常用如下幾種碳化硅耐火磚。

粘土結(jié)合碳化硅耐火 磚粘土結(jié)合碳化硅耐火磚的大特點是生產(chǎn)技術(shù)不復(fù)雜，耐火磚價格較低，多用于中、低檔窯爐中的隔焰板、窯具、棚板、支柱等。

自結(jié)合碳化硅 亦稱重結(jié)晶碳化硅，由于這種材料具有很好的高溫強(qiáng)度，在陶瓷窯中多用于窯車的支撐橫粱、衛(wèi)生瓷輥道窯的輥子。燒嘴、燃燒室等。

氮化硅結(jié)合碳化硅耐火磚 此類耐火磚具有強(qiáng)度高（耐壓強(qiáng)度大于200MPa,1000℃時抗拉強(qiáng)度為19MPa、耐熱震性好（900℃水冷大于100次）,以及荷重軟化開始溫度高（大干1800℃）等特點，因此，在陶瓷窯中大量用于燒嘴噴火口、窯具橫梁及衛(wèi)生瓷輥道窯的輥子。

不定形耐火材料

砌筑陶瓷窯爐時，也可以不用耐火磚，而直接采用耐火澆注料。耐火澆注料的重要特點是不經(jīng)預(yù)先煅燒，可用以直接筑爐，且具有可塑性和整體性，便于異型耐火磚的成型，制成需要的窯爐內(nèi)襯和窯頂；也可以用于預(yù)制物件組裝，經(jīng)烘烤后使用。耐火澆注料的使用有利于窯爐制造的化、施工的機(jī)械化。成本低，加快施工速度，降低勞動強(qiáng)度。耐火澆注料用于砌筑窯爐，使用壽命有的和耐火磚相近，有的比耐火磚長，為窯爐結(jié)構(gòu)的改革提供了有利條件。陶瓷筑爐常用耐火澆注料預(yù)制窯墻，澆注窯車車臺面和形狀復(fù)雜的燒嘴磚等。

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