多晶莫來石纖維在鐘罩窯上的應用
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型向輕質或輕重相結合型發(fā)展趨勢。其中采用超輕質陶瓷纖維作窯爐內(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、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)。多晶莫來石纖維(簡稱PMF)是由莫來石(MeIIite)微晶體構成的高溫耐火纖維，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。
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，足以使纖維結構碎裂粉化，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。
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