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在線咨詢摘要:本文概述了國內(nèi)外多晶莫來石纖維的發(fā)展情況,重點論述了多晶莫來石纖維的形成機理和特性,指示了它在鐘罩窯上
應用獲得成功,對其節(jié)能效果進行了詳細的分析,并就纖維的結(jié)構(gòu)和安裝提出了改進意見,最后,預示了多晶莫來石纖維的發(fā)展前景。
1、引言
高溫窯爐砌筑材料的選擇,是影響窯爐熱效率的重要因素之一。為了提高窯爐的熱效率,目前國際上有從致密重質(zhì)型向輕質(zhì)或輕重相結(jié)合型發(fā)展趨勢。其中采用超輕質(zhì)陶瓷纖維作窯爐內(nèi)襯,已從實驗走上實用階段。工業(yè)窯爐特別是間歇窯上采用陶瓷纖維也是工業(yè)窯爐在技術(shù)上的一項重大改革。
2、多晶莫來石纖維發(fā)展概況
陶瓷纖維以其良好的隔熱性能和易于施工的優(yōu)點,被譽為節(jié)能的新型材料,也是國家作為重點推廣的新技術(shù)、新材料之一。由于其材料本身的特性,大大地降低了能耗而引起人們的重視。在普通硅酸鋁纖維、高純硅酸鋁纖維、高鋁纖維和高純含鉻硅酸鋁纖維相繼出現(xiàn)之后,70年代初期,國外又試制成功晶體纖維(多晶氧化鋁纖維和多晶莫來石纖維等),目前,浙江歐詩漫晶體纖維 有限公司已成功開發(fā)高性能HPMF多晶氧化鋁纖維。多晶莫來石纖維(簡稱PMF)是由莫來石(MeIIite)微晶體構(gòu)成的高溫耐火纖維,它集晶體材料和纖維材料于一體,具有較高的熱穩(wěn)定性和纖維材料于一體,具有較高的熱穩(wěn)定性和彈性,可耐1500高溫,是一種新型超輕質(zhì)的隔熱材料。纖維制品容重是耐火磚的1/25,導熱率是耐火磚的1/6,化學性能穩(wěn)定,做高溫窯爐和熱工設備的砌體可節(jié)能5-40%。
晶體陶瓷纖維研制發(fā)展是在70年代初期,由于化學、陶瓷、冶金工業(yè)及航天工業(yè)的技術(shù)發(fā)展要求能在更高溫度下使用纖維材料。最早研制并建成規(guī)模工廠的是英國I.C.I公司,生產(chǎn)牌號“Saffil”氧化鋁纖維,A1Ot和SiO,含量分別為95%和5%,主要晶相為剛玉相,1980年產(chǎn)量達500噸。在這以后,美國、日本、蘇聯(lián)等工業(yè)發(fā)達國家也相繼研制并建成具有一定規(guī)模的工廠。如英、美聯(lián)合舉辦世界上最大的耐火纖維公司之一的金剛砂公司(也譯為碳化硅公司),推出牌號為“Fiber-Max”多晶莫來石纖維,它含A120372%、Sio227%,使用溫度達1600-1700oC,并相應研制開發(fā)出多晶纖維和非晶態(tài)纖維制成混合制品,已成功地用在鋼鐵、化工等1500oC左右的陶瓷窯爐上。這種晶體纖維生產(chǎn)難度大,目前世界上只有美、英、蘇、日4國能生產(chǎn),年產(chǎn)量達1400噸。
1986年9月28日,浙江歐詩漫晶體纖維有限公司的“年產(chǎn)10噸多晶莫來石纖維中試”項目,通過了浙江省科委技術(shù)鑒定,1990年12月28日在浙江杭州通過了冶金部多晶莫來石纖維應用技術(shù)、研究技術(shù)鑒定,成為我國唯一生產(chǎn)多晶莫來石纖維的 公司。該產(chǎn)品主要技術(shù)指標(包括纖維直徑、容量、高溫收縮率),經(jīng)浙江大學現(xiàn)場測試,相當于美國金剛砂公司生產(chǎn)的“Fibermax”多晶莫來石纖維指標,已達到80年代初期國際先進水平。
3、多晶莫來石纖維主要特性
多晶莫來石纖維和普通硅酸鋁纖維、氧化鋁纖維同屬A1203-Sio2系耐火纖維,這些纖維在980oC以上就會產(chǎn)生石英、莫來石、剛玉三種晶體。由不同晶體構(gòu)成的纖維具有不同的使用溫度特性,見表1。
在高溫條件下,因方石英發(fā)生體積變化所產(chǎn)生巨大應力,足以使纖維結(jié)構(gòu)碎裂粉化,這是造成硅酸鋁纖維不能承受1000oC以上高溫的主要原因。由莫來石和剛玉兩種晶體構(gòu)成的多晶纖維,有效地避免職上友誼賽缺陷,把使用溫度極限提高到1450-1500oC。
表1 各 種 晶 體 纖 維 的 高 溫 特 性
晶體的種類 | 高溫下晶體相體積變化 | 組成 | 纖維種類 | Al2O3(%) | 使用溫度(oC) |
石 英 (SiO2) | α石英 →α方石英 +15.4%(1020oC) | → ↗ → ↘ → | 硅酸鋁纖維 | 45-60 | <1100 |
莫來石 (3Al2O3· 2SiO2) | 單一莫來石相 | 莫來石纖維 | 72-75 | -1500 | |
剛玉 (α- Al2O3) | 同質(zhì)異構(gòu)演變 | 氧化鋁纖維 | 80-95 | -1400 |
名稱 | 制造方法 | 礦相組成 | 純度(Al2O3+SiO2)% | 損壞溫度() | 使用溫度() |
硅酸鋁纖維 | 高溫熔融法(熔體) | 玻璃態(tài)莫來石、方石英 | <98 | 1050-1100方石英析出 | <1000 |
多晶莫來石纖維 | 化學膠體法(膠體) | 晶體態(tài)莫來石 | >99.5 | >1600晶粒長大 | <1500 |
項 目 | 類 別 | PMF-100兩個系列 | PMF-300系列 |
特 性 | 抗熱震 重量輕 低蓄熱 低導熱率 吸音性好 | 重量輕 有強度 低蓄熱 抗熱震 低導熱率 易機械加工 | |
性 能 | 組成:Al 2 O 3 72-75%.SiO2 25-28% 晶相:單一莫來石相 熔點:1840oC 使用溫度:電爐<1500oC.火焰爐<1400oC 導熱率(W/m.K):0.226(1000oC) . 0.264(1200oC) . 0.336(1300oC) . 0.384(1400oC) 重燒線收縮率:1500×6h<1.0% 容重:100kg/m 尺寸(長×寬×厚):200mm×100mm×(30-50)mm | 使用溫度:1450oC 容重:200-380kg/m 重繞收縮率:1500×1h-0.22(1250oC) . 0.25(1350oC) 尺寸:<?300mm或<300mm | |
適 用 | 作各種高溫窯爐的熱內(nèi)襯粘貼。如鋼鐵、化工、機械等加熱爐,均熱爐、鍛造爐、熱處理爐;陶瓷、建材、電子等燒結(jié)窯、燒成窯 | 高溫電阻爐、感就爐、鋼水包、玻璃熔窯、窯車、高溫輻射管、高溫器皿、燒嘴、鍋爐等。軍工、科研、航空、核瓜堆等特殊的高溫部位。 |
項 目 | 窯型 | PMF-100兩個系列 | PMF-300系列 |
產(chǎn)品名稱 | SrTiO | SrTiO3 | |
每窯裝載量(kg) | 108.8 | 100 | |
合格率% | 100 | 100 | |
燒成周期 h | 34 | 24 | |
耗電 kw.h | 1190 | 207 | |
單耗kw.h/kg合格料子 | 10.93 | 2.07 |
項 目 | 窯型 | CK-1-5 | 鐘罩窯 |
預燒料子名稱 | 鋯鈦酸鉛瓷料 | 2B 4 -1700瓷料 | |
預燒溫度 | 800 | 1000 | |
裝料重量 kg | 94.7 | 100 | |
耗電量 kw.h | 154.95 | 120 | |
合格率 % | 100 | 100 | |
單耗 KW.h/kg合格料子 | 1.63 | 1.20 |