窑炉砌筑工程中常用的耐火材料和辅助材料

2017-04-06  来自: 晋江鑫特建材有限公司浏览次数:153

在筑炉材料中,一般主要包括3种材料:耐火材料、保温性材料和锚固性材料。

1   耐火材料


耐火材料作为一种筑炉材料,广泛应用于各种工业用途的工业炉炉衬,品种繁多,用途复杂,形态多样。在实际应用中,一般是根据具体使用环境和工艺需示进行选择。耐火材料主要有以下几种分类:

(1)按照耐火度分类:一般地讲,耐火材料可以按照其耐火度分为三类:

普通耐火材料(1580~1770℃),

高级耐火材料(1770~2000℃),

特殊耐火材料20000℃以上。

(2)按外形分类:标准砖、异形砖、特异型砖和不定形材料。

(3)按制造方法分类:烧成制品、不烧制品、熔铸制品和不定形耐火材料。

(4)按化学矿物组成分类:硅质、硅酸铝质、镁铬质、锆质、碳化硅质和含碳,以及碳质材料,还有特殊耐火材料,如:纯氧化物、碳化物、氮化物、硅化物、硼化物和金属陶瓷等。

(5)按气孔率分类:按气孔率一般分为七类:

1)显气孔率小于3%的归为特致密制品;

2)显气孔率为3%~10%的归为高致密制品;

3)显气孔率为10%~16%的归为密制品;

4)显气孔率为16%~20%的归为烧结制品;

5)显气孔率为20%~30%的归为普通制品;

6)显气孔率45%~85%的归为轻质制品;

7)显气孔率45%~85%的归为超轻质制品

2   隔热性材料


在工业结构中,一般在直接接触高温的耐火材料背面(也有直接接触高温环境的情况),设有一层具有较好隔热性的材料,

一方面以此来减少炉体热损失、提高热效率,同时可以降低炉体外侧温度、改善炉周围环境。这种材料通常称为隔热材料。

在工业性应用中,隔热材料通常分为三类:气孔类、纤维类和颗粒类。在实际应用中,对同一种隔热材料也有根据是否直接接触高温环境分为耐火类和隔热类。

(1)耐火类轻质材料。轻质型耐火材料多指气孔率高、体积密度低、热导率低且能够承受一定温度和荷载的耐火材料。

1)气孔类轻质耐火材料。常见的气孔类轻质耐火材料主要有:氧化铝空心球以及制品、氧化锆空心球以及制品、高铝隔热砖、莫来石隔热砖、黏土隔热砖、硅藻土隔热砖、硅质隔热砖等。

2)纤维类隔热耐火材料。常见的纤维类隔热耐火材料主要有:各级别的陶瓷纤维棉及其制品。

(2)隔热性轻质材料。隔热性轻质材料是相对于耐火轻质材料,在使用部位和功能上主要是起隔热保温作用。常用于耐火工作层材料的背面,起到阻隔炉膛热量外散、保护炉体支撑性钢结构等作用,如矿渣棉、硅钙板和各类绝热板等。

3   锚固性材料


在工业炉上使用的锚固材料主要有金属材料和耐火材料两种。一般讲,在较低的温度环境(低于1100℃)中可使用金属材料,高于这一温度,通常使用耐火材料,代表性的耐火锚固材料是锚固砖。这里指的是温度不是指工业炉最高温度,而是锚固材料可能接触到的可能温度。当然,衬体中锚固件的选用,除了考虑环境温度条件,还要考虑衬体结构的特点。

(1)金属锚固件。金属锚固件,一般指在耐火材料衬体机构中起到支撑、固定衬体耐火材料租用的特殊金属结构件。主要包括衬体锚固件和耐火锚固砖或吊挂件两类。

(2)锚固砖。在工业炉设计中,当炉体结构的厚度或荷载较大,或实际环境温度较高时,衬体内的锚固件多采用锚固砖结构。包括墙体和炉顶。

4   其他辅助材料


其他辅助性材料主要包括膨胀缝填充材料、高温辐射涂料、保护性材料。

(1)膨胀缝填充材料。构成工业炉内衬的耐火材料(包括定形耐火砖和不定形耐火材料),在应用过程中,由于环境温度条件作用,其内部的温度变化和温度梯度产生的热应力,可能导致衬体发生龟裂和剥落等现象。为了减轻和消除这种应力,通常在设计时,在衬体内留设一定的膨胀缝。常用的膨胀缝填充材料有以下几种:

1)马粪纸;

2)PVC板;

3)发泡苯乙烯;

4)陶瓷纤维。

马粪纸属于传统的膨胀缝填充材料,由于其价格低廉,使用方便,因此应用最广泛。但是,马粪纸有强度差、怕湿等缺点,在一些耐火材料衬体中就无法使用,如:浇注料、可塑料等衬体。

PVC板是一种新型的膨胀缝填充材料。这种材料具有尺寸精度高、成型好、强度高、抗水等优点,可以广泛应用于多种衬体的膨胀缝。但是,这种材料价格相对较贵,使得应用受到限制。

发泡苯乙烯是一种较理想的膨胀缝填充材料,它可以制成各种定形规格在施工时直接应用,由于它重量轻,所以也有将发泡苯乙烯制品直接粘贴在耐火砖上,施工方便。但由于价格相对较贵,也使应用受到一定的限制。

陶瓷纤维,作为一种散装材料,多用于定形耐火砖制品砌体膨胀缝的填塞,尤其是高温环境条件下的耐火砖工作面膨胀缝的填塞。

(2)高温辐射涂料。高温远红外节能涂料,也有称为高温辐射涂料的。这是一种液体自粘性材料,通过涂刷或喷涂的方式,以涂层和形式粘附在高温炉墙的高温侧表面。炉墙母材可以是耐火砖、浇注料、可塑料和耐火陶瓷纤维。高温辐射涂料的共同特点是:在高温条件下黑度系数大、发射率高。当这类涂料被涂到高温炉墙上后,使炉膛内发射到炉墙上的热量大部分又反射回炉膛,从而提高了炉子热效率、提高了炉膛温度的均匀性,也保护了炉墙、降低了炉墙的热损失。在工业炉上使用高温辐射涂料的节能效果,一般在5%~20%。

衡量一种高温远红外涂料质量的技术性能,一般包括以下几个方面:

1)耐火度,表达材料对使用环境温度的承受能力,一般涂料的耐火度在1200~1800℃。

2)发射率,通常用法向发射率表示。它表示发射到涂料表面的热量反射出去的性能,是涂料辐射特性优劣的主要衡量指标。一般涂料的发射率为0.85~0.93.

3)衰减率,表示一种高温辐射涂料保持高辐射时间长短的性能,也有称之为“有效寿命期”。

4)高温附着力,由于涂料在经过高温烧结后都呈固体,与母材黏附力差容易剥落。高温附着力的大小,间接表明涂料的使用寿命。

(3)保护性材料。在筑炉材料中,除了构成衬体的上述三大主要材料外,从工业炉应用角度,或是为了应对一些特殊的环境,往往还使用其他的一些材料。

1)防氧化材料。对于一些抗氧化性较差的工业炉衬体材料,如含炭制品等,为防止其表面在投入使用前的烘炉过程中产生氧化,常使用一些高温抗氧化材料涂于这些耐火材料的表面。

2)表面固化材料。这种材料多用作低强底筑炉材料的表面固化,如:陶瓷纤维制品等。当这些低强度材料暴露在商温和高速度气流冲刷环境中,这些涂在表面的固化材料起到抵抗高温和高速气流、减缓这些材料高温粉化、冲刷的作用。

3)防“白华”封固材料。在特殊的情况下,一些工业炉在砌筑完成后,无法立即烘炉投产,而需长期置于自然环境中。受大气环境中湿气等介质的作用,一些砖缝泥浆(如含有水玻璃等成分)因受潮而发生“白华”现象。表现为砖缝内泥浆不断鼓出而脱落,造成砖缝疏松,严重的形成空缝。因此,在一些工程中,为防此类问题的发生,往往在工程结束后,在砖缝表面涂刷一层封固材料,以达到砖缝防潮的作用。

5   耐火材料的质量标准与验收


(1)耐火材料的质量标准。耐火材料的质量标准主要包含两方面的内容:耐火材料的品质选择和耐火材料的品质检验。

1)耐火材料的品质。耐火材料的品质不以优劣而区分,耐火材料的选择标准是以特定环境、特殊部位的适用性为前提,辅以经济性、可选择性等方面的因素来确定的。特定的耐火材料品质,需要以具体的判定项目和明确的技术数据给予界定。这些项目可以是GB/T或YB/T序号内的国标或行标项目,也可以是业主和供应商双方特殊约定的内容。

2)耐火材料的检验:耐火材料的质量标准对应于具体的检验方法。如上所述,这些检验方法可以是GB/T或YB/T序号内的国标或行标项目,也可以是业主和供成商双方特殊约定的内容。

(2)耐火材料的验收。在筑炉工程中,耐火材料作为一种特殊的工程材料,在验收时有其特殊的要求。通常包括以下几方而:

1)品质检查,运至工程目的地的耐火材料及其制品,必须附带有耐火材料生产厂出具的产品出厂合格证。证明书上注明牌号、砖号和甲乙双方约定的有关技术指标自检结果。有条件的,或重要耐火材料应先入库,甲方按照约定进行抽样检查;

2)外观检査。其中包括三方面的内容:

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