窑系统表面散热的热损失包括预热器、回转窑和冷却机。其中回转窑的散热损失占总散热损失的50%以上,因此开发和研制用于回转窑的新型节能砖对于水泥行业节能尤为重要。新型节能耐火材料主要以轻质骨料以及轻质造孔剂为原料制成的泰安轻质高铝砖轻质耐磨砖,它通过降低材料的密度和提高材料的气孔率来降低耐火材料的导热系数,从而达到保温节能的目的。这种轻质耐磨砖主要用于回转窑的分解带。轻质耐磨砖用于水泥回传窑如窑最后面,与其他泰安轻质高铝砖砖种性能对比,轻质耐磨砖有较低的导热系数和较低的体积密度。荷重软化温度和耐压强度也有所降低,但不影响轻质保温砖的使用,因为在这一区间,物料的热负荷较小,固体物料的冲刷和磨损也较轻,因此在耐火材料配置上,主要考虑适抗碱侵蚀能力即可。
玻璃对轻质高铝砖耐火材料的化学侵蚀,如果没有物理侵蚀同时存在,则进行得十分缓慢。加料口附近的上部结构受到配合料粉尘的化学侵蚀。此处配合料粉尘的成分与玻璃液基本相同。也就是说此处耐火保温砖与池壁砖受到的化学侵蚀基本相同。但是池壁砖受到的破坏比上部结构要严重得多。之所以出现这种差别,主要是物理侵蚀条件不同。池壁砖除了受到玻璃化学侵蚀外,还受到玻璃液流的冲刷作用这一物理侵蚀。液流的冲刷把化学侵蚀的生成物不断冲走,因而使玻璃液能够不断对质量好的轻质高铝砖价格耐火材料的新鲜表面进行化学侵蚀。这两种侵蚀共同作用的结果,使池壁砖损坏很快。但是上部结构只受到与玻璃成分相同的配合料粉尘侵蚀,此处没有液流的物理侵蚀。所以化学侵蚀的生成物留在耐火材料的表面,这就起到了保护作用,防止了配合料粉尘对耐火材料的进一步侵蚀。由此可以看出化学侵蚀的破坏程度与物理侵蚀情况有很大的关系。
质量好的重质耐火保温砖基本有以下几个品种:酸性砖:硅砖(SiO2),耐火粘土砖(SiO2+Al2O3),中性砖:高铝砖,铬砖(Cr2O3+Al2O3,MgO,FeO),碱性砖:镁砖,铬镁砖,白云石砖,特种砖:尖晶石砖,锆英石砖,氧化锆砖,碳砖,碳化硅砖,其他砖。陶瓷窑炉最早用耐火材料以重质砖为主,随着轻质隔热耐火材料的不断完善,泰安轻质高铝砖重质砖基本上在建筑卫生陶瓷的隧道窑、轨道窑等除非有特殊需求外不再使用。而在耐腐蚀的窑炉如熔块窑、做色料的梭式窑、回转窑等领域仍然使用重质耐火材料。目的是为了不至于掉渣、抗腐蚀强度好。特别是熔块窑,物料直接和隔热耐火砖接触,更应该谨慎选择重质耐火材料,尤其是材质、密度和导热系数等。这类窑炉的特点恰恰和隧道窑、轨道窑相反,一般重质耐火材料在内层而重质耐火材料和保温材料在中外层。
质量好的隔热砖的产品性能好,塞棒水口的沉积堵塞比内孔部位侵蚀问题更严重、更为普遍,尤其是对于铝镇静钢的浇注。目前,对于堵塞问题通过改变材质和流态是较理想的技术路线。高温强度要求特别重要,比长水口、塞棒要求高。钢水冲击不能掉底,钢水摆动不能折断。理论上要求在高温抗折强度达到2.5MPa,生产实际中控制烧后常温抗折强度不得低于6MPa。整体塞棒较好的抗热震性,但不如浸入式水口及长水口要求苛刻,因为塞棒仅是外部浸入钢水而非内孔,传热由外及内;另外,质量好的轻质高铝砖塞棒多随中间包一起预热也降低了其热震性要求。
泰安莫来石砖在现代陶瓷窑炉中应用最为广泛,主要因为其质轻、施工方便等特点,操作起来比较容易。建筑卫生陶瓷隧道窑、辊道窑、和其它陶瓷行业常用的推板窑等一些长形窑炉,由于有预热带、烧成带、保温带、冷却带等,根据不同段的不同温度合理使用轻质耐火材料对窑炉的节能尤其重要。轻质耐火材料近几年发展迅速,尤其以轻质高铝砖价格轻质莫来石砖、高铝莫来石砖、莫来石纤维和高铝莫来石纤维等发展较快,为建筑卫生陶瓷的窑炉节能提供了必要的材料保障。陶瓷窑炉用重质耐火材料与玻璃工业类似,主要以酸性砖、中性砖和部分特种砖为主,选砖的依据主要根据窑炉的烧成温度、气氛和熔融材料的腐蚀性、酸碱性等决定。
长水口一般不予预热,且体型较大,抗热震要求最为苛刻。当前主要有两大技术来应对该问题。一是欧洲的内壁氧化方式,以外国公司为例,长水口烧成采用裸烧方式,外部施釉,碗口遮蔽,内孔体处于氧化气氛,形成1~2mm厚的氧化层和1.5mm左右的变质层以缓冲热震,钢包到1500℃以上的高温钢水直接冲击该透气绝热层,延缓了对外部铝碳本体的直接热冲击,抗热震性得到保证;二是国内开发的绝热内壁方式,使用高铝聚轻砖或氧化锆的空心球或泰安漂珠砖等低导热材料预成型内壁,也起到了很好的抗热震效果,但制造工艺略为复杂。另外,一些无碳防堵塞技术,如莫来石、轻质高铝砖价格尖晶石、锆酸钙等内衬材料的引入,因为无石墨或极大地降低了碳含量,从而对开浇热冲击不敏感,在一定程度上也提高了水口的抗热震性。