連鑄功能耐火材料的材料體系,由最初簡單的熔融石英質、鋁碳材質,逐步開發應用了高耐蝕的鋯碳(渣線、棒頭)、鎂碳(棒頭、水口碗口、快換水口端面)、尖晶石碳(棒頭、水口內壁)、高耐磨高碳化硅含量的耐用的莫來石磚或鋯英石碳(快換水口端面)、透氣材料(長水口碗口、內壁)及眾多浸入式水口防堵塞襯體材料(莫來石質、尖晶石質、白云石質、鋯酸鈣質等)。所用原材料更是品種廣泛,主原料使用各種氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化硅及合成湖北輕質保溫磚莫來石(shi)(shi)(shi)、尖晶石(shi)(shi)(shi)、碳化(hua)硅(gui)、賽(sai)隆(long)、阿隆(long)等(deng)(deng),碳源有(you)(you)鱗片石(shi)(shi)(shi)墨、無定形碳、瀝青、石(shi)(shi)(shi)墨微粉等(deng)(deng);輔料發(fa)展(zhan)更為全(quan)面(mian)、細微,各(ge)種防(fang)氧化(hua)劑(硅(gui)粉、碳化(hua)硅(gui)、低熔點玻璃粉、含(han)硼材料、鋁粉、鋯化(hua)合(he)物(wu)等(deng)(deng))、增強劑、成型助劑、防(fang)潮劑等(deng)(deng);結(jie)合(he)劑雖(sui)仍以(yi)酚(fen)醛樹脂為主,有(you)(you)的(de)(de)輔以(yi)瀝青混合(he)結(jie)合(he),酚(fen)醛樹脂的(de)(de)引入形態(tai)、稀釋調和劑、各(ge)種改(gai)性(xing)體(硼改(gai)性(xing)、鎳(nie)改(gai)性(xing)、碳化(hua)硅(gui)改(gai)性(xing)、白炭黑或有(you)(you)機硅(gui)改(gai)性(xing)等(deng)(deng))等(deng)(deng)各(ge)公司不一,發(fa)展(zhan)變化(hua)較大。
耐用的耐火磚加工溫度控制不好,造成燒成溫度波動太大,就會使有些車位溫度高有些溫度低。排煙機拉力過大,使火焰無法到達窯爐頂部時就被拉力以水平方向拉出高溫帶,造成頂部和底部的溫差太大,所燒制耐用的輕質保溫磚耐火磚的溫差可達50度,以至于有時下部制品粘連變形產生廢品,而上部卻仍然沒有達到燒結溫度。除了燒制過程中的工藝影響外,湖北耐(nai)火(huo)磚出窯(yao)之后隨著(zhu)存(cun)(cun)放時間(jian)、存(cun)(cun)放環(huan)境的(de)影響,在(zai)其(qi)表(biao)(biao)面(mian)也會慢慢產生一(yi)些化(hua)學(xue)的(de)反應(ying),最終造(zao)成隔熱耐(nai)火(huo)磚顏色上(shang)的(de)差別(bie)。除了燒制過程中的(de)工藝(yi)影響外,隔熱耐(nai)火(huo)磚出窯(yao)之后隨著(zhu)存(cun)(cun)放時間(jian)、存(cun)(cun)放環(huan)境的(de)影響,在(zai)其(qi)表(biao)(biao)面(mian)也會慢慢產生一(yi)些化(hua)學(xue)的(de)反應(ying),最終造(zao)成耐(nai)火(huo)磚顏色上(shang)的(de)差別(bie)。
窯爐用耐材包括窯爐的墻體和萱頂,一般分內外三層,內層為輕質保溫棉、氈、板等,中層為重質或湖北輕質保溫磚,外層以紅磚或低溫保溫磚為主。內層的輕質保溫層近幾年發展比較迅速,以低溫莫來石纖維為主,兼顧了高溫莫來石纖維、高鋁莫來石纖維、含鋯莫來石纖維等,在纖維制成工藝上采用了拉絲、甩絲、噴吹等工藝。內層也有用耐用的輕質保溫磚輕(qing)質(zhi)莫來(lai)石(shi)(shi)(shi)(shi)、高(gao)(gao)鋁(lv)(lv)等(deng)輕(qing)質(zhi)磚(zhuan)或者板,以輕(qing)質(zhi)氧化鋁(lv)(lv)、莫來(lai)石(shi)(shi)(shi)(shi)等(deng)空(kong)心球磚(zhuan)為主(zhu)(zhu)體。中層的(de)(de)重(zhong)(zhong)質(zhi)材料(liao)(liao)仍然采用低(di)鋁(lv)(lv)高(gao)(gao)硅、高(gao)(gao)鋁(lv)(lv)低(di)硅、莫來(lai)石(shi)(shi)(shi)(shi)磚(zhuan)與堇青石(shi)(shi)(shi)(shi)、焦寶石(shi)(shi)(shi)(shi)與莫來(lai)石(shi)(shi)(shi)(shi)等(deng)材料(liao)(liao)制(zhi)成的(de)(de)重(zhong)(zhong)質(zhi)材料(liao)(liao)為主(zhu)(zhu)。外層的(de)(de)低(di)溫耐火(huo)材料(liao)(liao)主(zhu)(zhu)要以鋁(lv)(lv)礬(fan)土(tu)、焦寶石(shi)(shi)(shi)(shi)、粘土(tu)等(deng)制(zhi)作而(er)成,相(xiang)對鋁(lv)(lv)含量偏低(di),耐溫性(xing)能較差(cha)但價格(ge)較低(di)。
在蓄熱室使用的格子體還因氧化還原氣氛作用而損毀,其損毀機理主要在于變價離子在氧化和還原狀態其價態不同,配位狀態不同,產生體積變化,導致制品強度降低,開裂。在高溫長時間作用下,湖北焦爐隔熱磚會被燒熔(又稱燒流)或軟化變形而損壞。窯內某部位局部過熱或所砌輕質保溫磚價格耐火(huo)(huo)材料的耐火(huo)(huo)度(du)不夠,耐火(huo)(huo)材料就(jiu)被燒(shao)熔。有時,耐火(huo)(huo)度(du)合格(ge),但荷(he)重軟(ruan)(ruan)化溫(wen)度(du)偏低,則長(chang)期(qi)使用時,耐火(huo)(huo)材料也(ye)會軟(ruan)(ruan)化變形(xing),影響了整個(ge)砌體的穩性(xing)和(he)(he)使用壽命。燒(shao)損(sun)嚴重程(cheng)度(du)視溫(wen)度(du)和(he)(he)耐火(huo)(huo)材料的性(xing)質而定。小(xiao)爐(lu)噴火(huo)(huo)口(kou)碹(xuan)、小(xiao)爐(lu)腿、舌(she)頭(tou)、蓄熱(re)室(shi)碹(xuan)、熔化部窯碹(xuan)和(he)(he)胸墻等是(shi)易被燒(shao)損(sun)的部位。玻璃池(chi)窯耐火(huo)(huo)材料在(zai)生產過程(cheng)中(zhong)受到的侵蝕是(shi)不可(ke)避免的。
窯系統表面散熱的熱損失包括預熱器、回轉窯和冷卻機。其中回轉窯的散熱損失占總散熱損失的50%以上,因此開發和研制用于回轉窯的新型節能磚對于水泥行業節能尤為重要。新型節能耐火材料主要以輕質骨料以及輕質造孔劑為原料制成的湖北輕質保溫磚輕質耐磨磚,它通過降低材料的密度和提高材料的氣孔率來降低耐火材料的導熱系數,從而達到保溫節能的目的。這種輕質耐磨磚主要用于回轉窯的分解帶。輕質耐磨磚用于水泥回傳窯如窯最后面,與其他湖北輕質保溫磚磚種性能對比,輕質耐(nai)磨(mo)磚有較(jiao)低(di)(di)的(de)導熱系數和(he)較(jiao)低(di)(di)的(de)體(ti)積密度。荷(he)重軟化(hua)溫(wen)度和(he)耐(nai)壓強(qiang)度也有所降低(di)(di),但不影響輕質保(bao)溫(wen)磚的(de)使用,因為(wei)在這一(yi)區間,物料(liao)的(de)熱負荷(he)較(jiao)小,固(gu)體(ti)物料(liao)的(de)沖刷和(he)磨(mo)損也較(jiao)輕,因此(ci)在耐(nai)火材料(liao)配置(zhi)上,主要考慮適抗(kang)堿(jian)侵蝕能力(li)即可(ke)。
連鑄功能耐火材料以含碳為其特色,這是由湖北輕質保溫磚耐火材料的應用要求決定的。鱗片石墨的主要功能可概括為兩條:增強抗熱震性,因其較高的熱導率和較低的膨脹系數,提高了熱擴散能力,緩解熱應力集聚;另外是其不與耐火氧化物產生陶瓷結合,大量的耐用的莫來(lai)石(shi)磚對(dui)緊密(mi)的(de)(de)氧化物(wu)陶瓷基(ji)質(zhi)(zhi)及(ji)結(jie)合網絡起到了(le)阻斷隔離(li)作用,就(jiu)像氣孔一樣,使熱(re)應力掉進了(le)“黑(hei)洞(dong)”,因(yin)而能夠阻止裂紋擴展,其比氣孔絕熱(re)更可(ke)貴的(de)(de)一點是,不對(dui)熔渣(zha)潤濕(shi),不會吸(xi)收液渣(zha)“填坑”。要(yao)說明的(de)(de)是,不同于常見(jian)的(de)(de)金屬及(ji)其氧化物(wu)等,石(shi)墨(mo)的(de)(de)熱(re)導率隨溫(wen)(wen)(wen)度的(de)(de)升高(gao)反而降低,在極高(gao)溫(wen)(wen)(wen)度下(xia)(xia)趨于不導熱(re)狀態,這對(dui)石(shi)墨(mo)作為連鑄功(gong)能耐火材料(liao)(liao)的(de)(de)應用也大有(you)裨益,在持(chi)續高(gao)溫(wen)(wen)(wen)應用條件下(xia)(xia)可(ke)以(yi)使材料(liao)(liao)保(bao)持(chi)基(ji)本(ben)恒定的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度梯(ti)度。增強抗侵蝕性(xing),因(yin)其對(dui)渣(zha)、熔劑及(ji)鋼水的(de)(de)不潤濕(shi)性(xing),不僅自(zi)身不容易(yi)被(bei)侵蝕,還進而能夠保(bao)護包裹纏繞的(de)(de)基(ji)質(zhi)(zhi)顆(ke)粒(li)。另外(wai),就(jiu)是石(shi)墨(mo)特異的(de)(de)耐高(gao)溫(wen)(wen)(wen)性(xing)能,與一般耐高(gao)溫(wen)(wen)(wen)材料(liao)(liao)不同,石(shi)墨(mo)的(de)(de)強度是隨溫(wen)(wen)(wen)度的(de)(de)升高(gao)而增高(gao),這也賦(fu)予基(ji)質(zhi)(zhi)顆(ke)粒(li)乃(nai)至(zhi)基(ji)體材料(liao)(liao)較高(gao)的(de)(de)抗侵蝕性(xing)。