窯爐耐火材料生産的質量控制
作者:管理員    發布于:2017-12-22 15:34:42    文字:【】【】【
耐火材料是保證窯爐提高陶瓷燒成效率的最重要的輔助材料。由于 耐火材料與企業燒成節能以及經濟效益密切相關,故在現代陶瓷窯爐設計與建造中,已将 耐火材料産品的标準看作與高檔制品生産一樣重要,技術标準規定得更高、更嚴格。近年來,國内陶企緻力于采用高科技改進與研制高技術含量的 耐火材料制品,從而有力地促進了整個陶瓷工業的發展。我們看到陶業窯爐的每一次大的進步,都伴随着 耐火材料節能效果的提升,而各種新型的 耐火材料一直發揮着領頭作用。必須重視和采用先進工藝技術,加強對耐材産品的質量控制。

  先進工藝技術與質量控制。

  從外觀看,陶瓷窯爐中使用的 耐火材料制品,其外形光潔整齊、規整度高,顯示了良好的制造工藝機能。此外,這類耐火材料産品的理化性能優良,使用壽命長。在間歇窯爐中,由于使用了優質纖維 耐火材料,極大地提高了間歇窯的燒成效率。另外在窯車中使用 耐火材料纖維後,減輕了窯車的重量,提高了隔熱效果,增強了窯爐的利用率,節約了大量的能源,同時也大大消除了環境污染。早在十幾年前,間歇窯已大量采用陶瓷纖維做窯爐内襯,使節能效果達到30%-35%左右。隧道窯内則采用硬質材料作為隔熱層,其他為同一材質不同密度的輕質磚砌築。其膨脹系數基本上相同,由棚闆蛭石粒、纖維構成的裝配式輕型窯車,預計節能效果可達到10%以上,成為比較理想的窯車。目前英國與德國的陶瓷窯具(其中包括匣缽)使用的材質有兩種:一種是适用于1320℃以下的堇青石質材料;另外一種是适于高溫使用的(1400-1650)莫來石質材料。堇青石質材料在1240℃以下使用,采用氧化氣氛,使用次數可達400500次之多;莫來石棚闆(規格約為300×450×25mm),使用于高溫還原焰,1420℃連續使用不會出現問題。這兩種材質的耐火材料生産出的匣缽,不論在哪種條件使用,都顯示出極佳的效果。

  建築衛生陶瓷窯爐中使用的耐材制品,其生産工藝要求非常嚴格,特别是對進廠原料中的關鍵成分如鐵以及其他有害雜質的控制非常嚴格。由于原料的供應采取了專業化、标準化生産方式,始終保證了 耐火材料原料成分的一緻性。由于加工精度的提高,原料的顆粒度比較細,在采用油壓機進行幹壓或半幹壓成型,産品的尺寸精度高,棚闆類闆狀 耐火材料制品,其中心彎曲度允許值為千分之二至四左右。産品出廠前,對每塊闆必須經過嚴格的專項檢驗,如果變形達到十分之一時,則要及時矯正模型。成型好的半成品,經過吸坯器,擺放在平框架上幹燥。由于采用了旋轉式幹燥方式,陶瓷 耐火材料産品幹燥變形率低。耐火材料産品燒結程度好,内外一緻且變形少。這裡,嚴格的生産工藝控制技術與質量管理制度,制品性能高、節能效果好、反複使用次數多、不易破損的原因。

  新型窯牆用 耐火材料

  目前,在輥道窯爐與梭式窯爐中,普遍采用的 耐火材料産品,使用了輕質材料與硬質材料兩種。其中硬質 耐火材料分為粘土耐火磚、高鋁耐火磚、矽磚、半矽磚及其它部分。粘土耐火磚含三氧化二鋁35%,高鋁耐火磚中三氧化二鋁含量為43%-96%,其中莫來石中三氧化二鋁含量為75.65%;矽線石内三氧化二鋁含量為60%;矽磚中以二氧化矽為主,含量達到95.6%。歐洲某窯爐公司設計建造的燒制衛生陶瓷的隧道窯爐,燒成溫度為1250℃,窯牆的熱面采用氧化鋁含量為5460%大矽線石磚。其背面為114毫米的較高級的隔熱磚,然後是230毫米的較低級的隔熱磚,最後是315毫米的隔熱粉與114毫米的紅磚。拱頂也采用矽磚砌築,緊接着是兩層厚75毫米的不同級别的隔熱磚,再用隔熱粉與一層水泥漿料抹平窯頂。英國的摩根公司和道爾頓公司是專門生産裝配式高溫輕質隧道窯爐的公司。摩根公司的窯爐燒成溫度為1420℃,燒成氣氛為還原焰。其預熱帶熱面采用42-44%的耐火磚。燒成面采用的是矽線石磚。其它各處大緻相同。道爾頓公司隧道窯的熱面采用的都是高鋁輕質磚。其它部位則采用膨脹系數相同的同一材質不同密度的輕質磚。如熱面的溫度範圍可達1100-1500℃,其體積密度為0.42-0.77gcm3。具有不同的熱傳導率。

  新式間歇窯由于大量采用陶瓷纖維作窯牆材料,技術含量與技術地位發生明顯的變化。目前全部采用陶瓷纖維的間歇窯日益增多,内襯全部采用氧化鋁含量98%陶瓷纖維的間歇窯,其使用溫度可高達1600℃。由于保溫效果好,其外牆散熱溫度可低于60℃。摩根窯爐公司間歇窯爐的窯牆總共有六層組成,最外側為3毫米厚低碳鋼闆,其次第二層是50毫米厚的石棉闆,第三層是25毫米厚的陶瓷纖維(密度為64kgm3)。第四層是25毫米厚、密度為98kgm3的纖維,第五層是密度為128kgm3的纖維,最裡層為25毫米厚、密度為128kgm3陶瓷纖維,或者采用經過抽真空的纖維闆。目前由于純纖維窯爐内襯窯爐技術上的成熟,采用纖維加部分其它耐火材料的窯爐類型減少。陶瓷纖維在建造窯爐方面最大的優點是其密度小,小于0.2gcm3。因此采用陶瓷纖維的窯爐,節能效果最大可以達到3035%,又可以實現快速燒成,取得非常高的熱效利用率,是近年來建築衛生陶瓷技術創新與産品創新最明顯的标志。此外,陶瓷纖維還具有良好的抗熱震性,很好的高溫化學性,這些優點導緻了間歇窯技術地位的提升。陶瓷纖維制品形成了纖維棉、纖維氈、纖維毯、纖維砌塊及纖維構件等非常多的品種,為在建築衛生陶瓷大規模的普及提供了技術上的方便。近年來,新興陶瓷窯發生革命性的變化與進步,許多方面得益于陶瓷纖維材料的應用。

  陶瓷纖維的使用壽命與窯爐内的燒成氣氛密切相關,在氧化焰氣氛下,僅作高溫素燒時,其壽命可達10年左右。而在還原焰時,由于窯爐中碳和硫的沉澱作用,有可能縮短纖維的使用壽命。如果适當提高氧化鋁的含量,可以增加纖維表面的抗腐蝕能力。利用在陶瓷纖維的表面噴施一層1-2毫米厚的莫來石與碳化矽塗層,或者莫來石—氧化鋁塗層,可以延長陶瓷纖維的使用壽命。

  新型耐材窯具與匣缽産品

  過去,日用瓷生産多采用匣缽類窯具用于燒成。後來由于燒成燃料的改變,窯具與匣缽的使用發生很大的變化。尤其在采用城市煤氣、液化氣或天然氣後,窯内氣體對産品影響減少,因此耐火材料中窯具的形狀發生改變,如沉重的匣缽減少,而體積輕薄的棚闆、支架、支柱及挂釘增加。由于體積大的匣缽被薄而輕的棚闆支柱頂替,窯爐内的産品裝載量增加,大大提高了燒成效率。新型窯具具有許多優點,如高溫蠕變性、抗熱震性、常溫機械強度與高溫荷重強度方面都有了大的提高。新型窯具制品還具有精度高、能夠防止高溫窯爐中不潔窯具對産品污染。另外,從使用壽命看,新型窯具使用成本低,可以節省生産費用支出。

  新型窯具中的耐火材料,在1300℃以上使用時,莫來石的含量很大,有時達到100%。玻璃相和莫來石之間的比例幾乎不變,此類材料膨脹系數較高,屬于高膨脹材料,最高在1650℃使用。還有一種堇青石質耐火材料,屬于低膨脹耐火材料,使用溫度在1250-1300℃。如果使用跨度短、負載輕,使用溫度可達到1400℃。窯具經過燒成後,根據需要為了保證尺寸的精确度,可以進行切割加工。經過擠壓成型的支柱,燒成後可以進行切割加工,以獲得所需要的長度。在使用中,窯具受彎曲、開裂釉的侵蝕等最終破壞而縮短壽命。此外堆放不正确也會影響到窯具的使用壽命。因此在使用中盡可能使用小型的棚闆,這樣可以獲得适用的裝坯組合。由于小棚闆跨度小,不易發生彎曲和開裂等缺陷。在裝窯時一定要使窯内有足夠的空間,能夠使窯内火焰氣氛流動暢通。在裝坯時盡量不要把坯體擠向棚闆中心,留下的邊緣不要使用,坯體擺放要均勻,這些都是可以保證正确使用匣缽窯具的方法。

  節能低蓄熱窯車

  在現代化陶瓷窯爐設計與制作中,新型節能低蓄熱窯車由于采用了大量的高科技新型材料,大大提高了其各種理化性能。和傳統窯車作比較,低蓄熱窯車有許多優點,發揮了最好的經濟效益,在将來發展燒成特大型建築衛生陶瓷産品方面,具有很好的遠景。其技術特點主要有:(1)能夠将燒成燃料消耗大幅度降低。由于采用新材料與新結構,新型窯車的蓄熱能力大量減少,這樣造成窯車本身的熱損耗減小,因此提高了節能效果;(2)增加了燒成的産量。由于整個窯爐與窯車自身蓄熱少,因此,産品的加熱與冷卻時間縮短,可以縮短燒成周期,實現快速燒成,故而增加了産量;(3)采用新型窯車,可以減少設備安裝投資。如可以采用較寬的窯車,縮短窯爐的長度,因此節省了設備投資。而且由于設備結構簡單,維修也很方便;(4)燒成溫度更加均勻。由于窯車熱容小,比較容易使窯内産品在燒成中達到溫度均勻一緻。尤其在預熱帶,窯車下部透過的熱量小,因此流動氣體的溫差小,這對于窯溫的一緻十分有利;(5)新型窯車可以實現自動化裝窯卸窯,為陶瓷生産的全自動化生産線奠定了基礎;(6)窯車的組裝與配件更換更加方便,企業組裝窯車不再需要專門的技術工。這是由于台面是精确制成的預制件,隻需在現場組裝即可,而不再需瓦工用料漿砌築。因此更換部件非常方便。現在裝配式低蓄熱窯車作為有明顯節能效果的燒成設施,已經大量減少了産品與耐火材料的比值,成為重要的節能手段,今後将被大量推廣。

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