陶瓷纤维在窑炉中粉化的原因

陶瓷纤维在窑炉中粉化的原因
通过分析辊道窑各带的工况及其对相应部位陶瓷纤维的侵蚀情况,可以得出以下结论:预干燥带中陶瓷纤维损坏的主要原因是干燥介质中的水分和有害气体的存在。预热带釉汽中有害物质与陶瓷纤维发生各种反应是本段纤维损坏的主要原因。烧成带中陶瓷纤维高温下的析晶和晶体生长以及纤维的相互烧结在一起,体积收缩不均引起剥落及粉化,是导致此段陶瓷纤维损坏的主要原因。同时腐蚀性炉气在存在、气流的风蚀则可加速纤维的损坏。而冷却带中陶瓷纤维则有较长的使用寿命。
在窑炉设计上,一定要注意纤维的使用温度选材时留有余地,使用部位的温度要经过严格计算。陶瓷制品烧成过程产生的炉气对陶瓷纤维有侵蚀,会降低其使用温度所以相应部位的陶瓷纤维在考虑使用温度的同时还要适当提高档次;针对陶瓷窑炉采用烧嘴,设计中烧嘴不宜直接对着纤维喷射,也可根据实际需要改用中低压烧嘴。叠砌的纤维块可以提高抗风蚀能力;增加窑炉的气密性可减小高热气体对纤维窑墙内壁的热冲击,延长窑衬使用寿命;还可考虑在纤维窑墙内壁上刷层高温涂料,提高纤维抗风蚀性、气密性和抗腐蚀性。
1.1预干燥带
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在预干燥带,通过集中排烟(如维高、西蒂及一些国产窑)或以分散排烟的方式(国产窑多采用)把预热带及烧成带的热气体或从冷却带抽出的热风抽吸过来,形成一段温度为室温~270℃左右的预干燥带。
本带的主要作用是排除坯体中的水份,保证进入预热带的坯体水份低于1%以下。由于此段的温度较低,一般选用
的陶瓷纤维的等级也是最低的。同时干燥的热源多采用热烟气,其中肯定会含有一些有害气体,如SO2、CO、CO2 和水蒸气等,坯体干燥过程中产生的大量水蒸汽使陶瓷纤维吸湿膨胀,CO2和SO2会溶于水形成弱酸。陶瓷纤维在这种环境下长期使用就会被侵蚀而腐烂变质。亨润成型机炮筒公司
1.2预热带
如果坯体入窑水份较低特别是低于1%以下,则辊道窑可以不设预干燥带,其窑
头的排烟方式基本上与预热带相同,其控温范围为室温~1050℃。其中,室温~270℃左右段内陶瓷纤维受腐蚀的情况与前述预干燥带的情况类似。而在270℃左右刷握
~1050℃的温度范围内,其工作特点是前期排除结构水;在750~1050℃范围为氧化烧成阶段。此时制品中的硫化铁被氧化烧掉形成Fe2O3和SO2,碳酸盐和硫酸盐受热分解放出SO2和CO2,有机物中的碳被氧化产生的气体从坯体内排出来。同时釉层中含有的碱性物质(如F、Na、K等)也会有少部分挥发出来此段的温度也不是很高,内层一般选用普通的硅酸铝纤维即可。在长期加热的条件下,陶瓷纤维从980℃起开始出莫来石,析晶量随温度的升高而增加,同时莫来石晶体长大,晶粒变粗。碱金
属和硫化物在600~700℃开始与纤维反应生成低熔点的物质。而氟化物的存在对陶瓷纤维的腐蚀更大。750~800℃范围内氟与陶瓷纤维反应生成Na2SiF6、K2NaAlF6、AlF3和 AlF3.3H2O等熔剂型产物,使液相提前出现,加速了晶体的形成和生长。纤维中的SiO2与氟化反应生成挥发性的SiF4,
会导致SiO2含量的减少。另外如果坯体中的有机物没完全氧化,余碳就会沉积在陶瓷纤维的空隙中,使纤维热面脱落。从现场拍摄的照片来看,虽然此段温度不很高,但由于陶瓷纤维接触多种有害气体,产生了各种交叉反应,其侵蚀粉化程度比烧成带还严重。
1.3 烧成带
vb连接sql数据库本带的温度范围为1050℃烧成温度。为使制品均匀烧成,除选择合适的烧嘴布置方式外,同时一般选用不同等级的陶瓷纤维,内层一般使用晶态纤维。由于长期在高温下工作,陶瓷纤维表面开始变得粗糙,并有裂缝出现。当晶体长大到接近纤维直径时,纤维强度下降到不能承受工作时的内压力,从而使纤维断裂粉化,这是陶瓷纤维破坏的主要原因。高温下由于纤维表面粗糙,弯曲度增大,会使其烧结在一起,结果纤维失去弹性,变脆开裂,在很低的应力下也会粉化脱落。如图所示,(a)为烧成带始端,纤维粉化脱落还不是很严重。随着温度的升高,其剥落越来越严重,如图(b)。到烧成带的最高温度区间,如图(c),可以看到大部分表面都产生了脱落。从这些照片可以看出来,此段的陶瓷纤维的腐蚀情况表现为:
纤维一层层剥落,剥落层内部纤维表现变化不大。这是由于内野陶瓷纤维在高温环境中工作时受到釉汽中钾、钠等碱金属离子的侵蚀,结构键遭破坏而使熔点降低,形成粘稠的玻璃液。在玻璃液中纤维中的细晶更容易长大,使本层纤维结构破坏,但此层玻璃液对内野的纤维会起到保护作用。当生产大修冷却时,此电动机玻璃液与陶瓷纤维本体的收缩率不同,产生剥落现象。如果内表层脱落,则次内表野将暴露在高温介质中会经历同样的侵蚀剥落过程,从而形成陶瓷纤维层层剥落。
另外在烧嘴的喷出口处,陶瓷纤维有明显的被冲刷痕迹,如图4所示。这是由于现在辊道窑上使用的烧嘴的喷出速度一般都有几十米/秒,长期高速气体的冲刷及火焰燃烧产生的局部高温使陶瓷纤维晶粒长大、变脆、粘结,最后熔融在一起。而其他部位的纤维则没有明显的冲刷,痕迹,说明相应位置的气流速度不大。
1.4 冷却带
导演椅冷却带根据冷却制度的不同可分三段:急冷、缓冷及快速冷却。根据各段温度的不同,选用不同的纤维材料,一般选用非晶态陶瓷纤维。从现场拍摄的照片可以看出,冷却带陶瓷纤维的表现基本上没有改变。这是由于冷却带相对来讲温度比较低,陶瓷纤维中晶粒产生、生长的条件不够充分;气流中不含有有害成分,对陶瓷纤维不产生腐蚀作用;同时此段中介质的流动速度比较小。因此,冷却带陶瓷纤维所受的侵蚀最小。如图5所示,(中间不平整的部分是安装辊棒时所填塞的陶瓷纤维)虽已使用较长时间,此段中窑壁仍平整完好。居家地毯

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