陶瓷纖維在窯爐中脫落粉化的原因
瀏覽次數(shù)：1650 發(fā)布日期：2017年3月30日
通過(guò)分析輥道窯各帶的工況及其對(duì)相應(yīng)部位陶瓷纖維的侵蝕情況，可以得出以下結(jié)論：預(yù)干燥帶中陶瓷纖維損壞的主要原因是干燥介質(zhì)中的水分和有害氣體的存在。預(yù)熱帶釉汽中有害物質(zhì)與陶瓷纖維發(fā)生各種反應(yīng)是本段纖維損壞的主要原因。燒成帶中陶瓷纖維高溫下的析晶和晶體生長(zhǎng)以及纖維的相互燒結(jié)在一起，體積收縮不均引起剝落及粉化，是導(dǎo)致此段陶瓷纖維損壞的主要原因。同時(shí)腐蝕性爐氣在存在、氣流的風(fēng)蝕則可加速纖維的損壞。而冷卻帶中陶瓷纖維則有較長(zhǎng)的使用壽命。
在窯爐設(shè)計(jì)上，一定要注意纖維的使用溫度選材時(shí)留有余地，使用部位的溫度要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格計(jì)算。陶瓷制品燒成過(guò)程產(chǎn)生的爐氣對(duì)陶瓷纖維有侵蝕，會(huì)降低其使用溫度所以相應(yīng)部位的陶瓷纖維在考慮使用溫度的同時(shí)還要適當(dāng)提高點(diǎn)檔次；針對(duì)陶瓷窯爐采用燒嘴，設(shè)計(jì)中燒嘴不宜直接對(duì)著纖維噴射，也可根據(jù)實(shí)際需要改用中低壓燒嘴。疊砌的纖維塊可以提高抗風(fēng)蝕能力；增加窯爐的氣密性可減小高熱氣體對(duì)纖維窯墻內(nèi)壁的熱沖擊，延長(zhǎng)窯襯使用壽命；還可考慮在纖維窯墻內(nèi)壁上刷層高溫涂料，提高纖維抗風(fēng)蝕性、氣密性和抗腐蝕性。
1．1預(yù)干燥帶
在預(yù)干燥帶，通過(guò)集中排煙或以分散排煙的方式（國(guó)產(chǎn)窯多采用）把預(yù)熱帶及燒成帶的熱氣體或從冷卻帶抽出的熱風(fēng)抽吸過(guò)來(lái)，形成一段溫度為室溫~270℃左右的預(yù)干燥帶。本帶的主要作用是排除坯體中的水份，保證進(jìn)入預(yù)熱帶的坯體水份低于1%以下。由于此段的溫度較低，一般選用的陶瓷纖維的等級(jí)也是低的。同時(shí)干燥的熱源多采用熱煙氣，其中肯定會(huì)含有一些有害氣體，如SO2、CO、CO2 和水蒸氣等，坯體干燥過(guò)程中產(chǎn)生的大量水蒸汽使陶瓷纖維吸濕膨脹，CO2和SO2會(huì)溶于水形成弱酸。陶瓷纖維在這種環(huán)境下長(zhǎng)期使用就會(huì)被侵蝕而腐爛變質(zhì)。
1．2預(yù)熱帶
如果坯體入窯水份較低特別是低于1%以下，則輥道窯可以不設(shè)預(yù)干燥帶，其窯頭的排煙方式基本上與預(yù)熱帶相同，其控溫范圍為室溫~1050℃。其中，室溫~270℃左右段內(nèi)陶瓷纖維受腐蝕的情況與前述預(yù)干燥帶的情況類似。而在270℃左右~1050℃的溫度范圍內(nèi)，其工作特點(diǎn)是前期排除結(jié)構(gòu)水；在750~1050℃范圍為氧化燒成階段。此時(shí)制品中的硫化鐵被氧化燒掉形成Fe2O3和SO2，碳酸鹽和硫酸鹽受熱分解放出SO2和CO2，有機(jī)物中的碳被氧化產(chǎn)生的氣體從坯體內(nèi)排出來(lái)。同時(shí)釉層中含有的堿性物質(zhì)（如F、Na、K等）也會(huì)有少部分揮發(fā)出來(lái)此段的溫度也不是很高，內(nèi)層一般選用普通的硅酸鋁纖維即可。
1．3 燒成帶
本帶的溫度范圍為1050℃燒成溫度。為使制品均勻燒成，除選擇合適的燒嘴布置方式外，同時(shí)一般選用不同等級(jí)的陶瓷纖維，內(nèi)層一般使用晶態(tài)纖維。由于長(zhǎng)期在高溫下工作，陶瓷纖維表面開始變得粗糙，并有裂縫出現(xiàn)。當(dāng)晶體長(zhǎng)大到接近纖維直徑時(shí)，纖維強(qiáng)度下降到不能承受工作時(shí)的內(nèi)壓力，從而使纖維斷裂粉化，這是陶瓷纖維破壞的主要原因。高溫下由于纖維表面粗糙，彎曲度增大，會(huì)使其燒結(jié)在一起，結(jié)果纖維失去彈性，變脆開裂，在很低的應(yīng)力下也會(huì)粉化脫落。
纖維一層層剝落，剝落層內(nèi)部纖維表現(xiàn)變化不大。這是由于內(nèi)陶瓷纖維在高溫環(huán)境中工作時(shí)受到釉汽中鉀、鈉等堿金屬離子的侵蝕，結(jié)構(gòu)鍵遭破壞而使熔點(diǎn)降低，形成粘稠的玻璃液。在玻璃液中纖維中的細(xì)晶更容易長(zhǎng)大，使本層纖維結(jié)構(gòu)破壞，但此層玻璃液對(duì)內(nèi)野的纖維會(huì)起到保護(hù)作用。當(dāng)生產(chǎn)大修冷卻時(shí)，此電動(dòng)機(jī)玻璃液與陶瓷纖維本體的收縮率不同，產(chǎn)生剝落現(xiàn)象。如果內(nèi)表層脫落，則次內(nèi)表野將暴露在高溫介質(zhì)中會(huì)經(jīng)歷同樣的侵蝕剝落過(guò)程，從而形成陶瓷纖維層層剝落。
另外在燒嘴的噴出口處，陶瓷纖維有明顯的被沖刷痕跡，這是由于現(xiàn)在輥道窯上使用的燒嘴的噴出速度一般都有幾十米/秒，長(zhǎng)期高速氣體的沖刷及火焰燃燒產(chǎn)生的局部高溫使陶瓷纖維晶粒長(zhǎng)大、變脆、粘結(jié)，然后熔融在一起。而其他部位的纖維則沒有明顯的沖刷，痕跡，說(shuō)明相應(yīng)位置的氣流速度不大。
1．4 冷卻帶
冷卻帶根據(jù)冷卻制度的不同可分三段：急冷、緩冷及快速冷卻。根據(jù)各段溫度的不同，選用不同的纖維材料，一般選用非晶態(tài)陶瓷纖維。從現(xiàn)場(chǎng)拍攝的照片可以看出，冷卻帶陶瓷纖維的表現(xiàn)基本上沒有改變。這是由于冷卻帶相對(duì)來(lái)講溫度比較低，陶瓷纖維中晶粒產(chǎn)生、生長(zhǎng)的條件不夠充分；氣流中不含有有害成分，對(duì)陶瓷纖維不產(chǎn)生腐蝕作用；同時(shí)此段中介質(zhì)的流動(dòng)速度比較小。因此，冷卻帶陶瓷纖維所受的侵蝕小。
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