玻璃液沿着轻质高铝砖耐火材料流动时具有滴水穿石的功效,把耐火材料磨出一条条沟槽,这是机械磨损。主要磨损部位在玻璃液面处。另外,在循环液流流动处(特别是液流紊乱处)也明显可见。当液面波动及液流变化(如受温度波动影响)时,磨损加剧。物理侵蚀与时间、温度有很大的关系。物理侵蚀最重要的是玻璃液流的冲刷作用和隔热砖。在高温区,熔融玻璃液流的冲刷作用会使化学侵蚀速率成倍增加。在低温区域,化学侵蚀很小,主要是液流冲刷的物理侵蚀。在熔化池高温区,玻璃流黏度低,液流强烈。尤其是使用电助熔和鼓泡以后,液流更为强烈。强烈的冲刷作用与化学侵蚀配合会对耐用的轻质高铝砖厂家耐火材料造成很大的破坏。
由于耐用的隔热耐火砖具有如下特点:使用温度高,可以在1300℃长时间使用,非金属材料具有很强的耐酸碱侵蚀性能,不会出现金属锚固件在高温下的氧化、开焊而引起耐火材料剥落的现象;与耐火材料有相近的导热系数,减少由于耐用的轻质高铝砖漂珠砖的体积变化差异产生的应力;由于陶瓷锚固件代替金属锚固件减少了热桥效应,使整体导热性能降低,因此节能效果也明显增强。篦冷机矮墙要长期承受300-1450℃的高温熟料颗粒的冲刷,同时跟冷热空气交替接触,使矮墙损坏较快。目前采用矮墙整体预制的方法进行制作,这种方法有可以快速安装、实现复杂形状制作、免受水泥厂施工环境影响,而且制作过程给予充分的养护和烘烤可以达到最佳的耐火材料性能。因此可以大大提高砌墙的使用寿命。更重要的是矮墙砌块采用了轻质和重质材料复合,因此降低了耐火衬体的导热系数,达到了良好的节能效果。
轻质耐火材料最早以轻质高铝砖厂家轻质粘土砖为主,由于耐温性能有限,只能用到温度比较低的窑炉内使用,上世纪九十年代后期莫来石砖、氧化铝熔融喷吹技术逐渐成熟从而开发了空心球砖,近几年来耐火材料发泡工艺的成熟又开发了发泡型轻质耐火材料,使耐火材料的热导率大大降低,形成了耐用的耐火隔热砖。本世纪初,耐火纤维技术发展较快,耐火纤维的压成板、毡等定型材料工艺逐步完善且耐火纤维的温度不断提高,形成了目前的耐火纤维隔热材料系列产品。化学性质稳定,强度较高,可以抵抗炉窑局部机械震动不开裂,热效工作时抗渗漏性能强,不易被金属熔融液浸润,不粘结,导热与膨胀系数小,保证热工设备的稳定性。
低导热多层轻质高铝砖复合莫来石砖使用创新的工作层、保温层、隔热层多层复合结构设计,导热系数大大降低。该材料的工作层以莫来石为骨料,加入12%~15%的碳化硅,10%~12%的红柱石细粉,具有较高的常温耐压强度、较高的荷重软化温度、良好抗热震性;保温层设计采用M60或M70莫来石为主原料,适宜的氧化铝含量使其具备更高的秦皇岛轻质高铝砖莫来石相含量,几乎不含刚玉相,其保温层具备比工作层更低的导热系数,且与工作层具有良好的结合性、较高的强度及耐磨性。隔热层选用含锆纤维板,因含锆纤维板在不同温度下的导热系数(见表1)都处于较低位置,同时在高温下的收缩率也是较低[1]。因此低导热多层复合莫来石砖具有高强度、高耐磨、高抗蚀、高荷重软化温度以及优良的抗热震性能,完全满足了大中型水泥回转窑生产工艺的要求,同时由于其具有低导热的特性,使得筒体外表温度降低,减少了吨熟料原煤消耗,同时延长了筒体使用寿命,从而能为水泥企业带来较大的社会经济效益。
窑炉用耐材包括窑炉的墙体和萱顶,一般分内外三层,内层为轻质保温棉、毡、板等,中层为重质或秦皇岛轻质保温砖,外层以红砖或低温保温砖为主。内层的轻质保温层近几年发展比较迅速,以低温莫来石纤维为主,兼顾了高温莫来石纤维、高铝莫来石纤维、含锆莫来石纤维等,在纤维制成工艺上采用了拉丝、甩丝、喷吹等工艺。内层也有用耐用的轻质高铝砖轻质莫来石、高铝等轻质砖或者板,以轻质氧化铝、莫来石等空心球砖为主体。中层的重质材料仍然采用低铝高硅、高铝低硅、莫来石砖与堇青石、焦宝石与莫来石等材料制成的重质材料为主。外层的低温耐火材料主要以铝矾土、焦宝石、粘土等制作而成,相对铝含量偏低,耐温性能较差但价格较低。
在形成轻质高铝砖莫来石晶体后,晶体的发育对于产品的性能影响也很大。产品的性能随着晶粒的尺寸增大而提高,但晶粒尺寸达到一定数值后,晶粒尺寸进一步增加反而对于产品性能有所削弱。不过对于快烧的建陶产品而言,发育过大的晶粒尺寸的影响是微乎其微,因为烧成制度中并没有足够的时间让晶体得到良好的发育长大。我们所要注意的是,如在釉料中引入高纯结晶产品时,需要控制其晶粒尺寸。许多的氧化物或矿化剂对莫来石砖的形成有促进作用,其中MgO和FeO对黏土矿物转化成秦皇岛耐用的轻质高铝砖莫来石晶体的过程影响最大,可以有效降低莫来石的合成温度,MgO和FeO对莫来石化的矿化作用主要是通过液相发挥效用。