陶瓷纖維在窯爐中脫落粉化的原因
瀏覽次數：1966 發布日期：2017年3月30日
通過分析輥道窯各帶的工況及其對相應部位陶瓷纖維的侵蝕情況，可以得出以下結論：預干燥帶中陶瓷纖維損壞的主要原因是干燥介質中的水分和有害氣體的存在。預熱帶釉汽中有害物質與陶瓷纖維發生各種反應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以及纖維的相互燒結在一起，體積收縮不均引起剝落及粉化，是導致此段陶瓷纖維損壞的主要原因。同時腐蝕性爐氣在存在、氣流的風蝕則可加速纖維的損壞。而冷卻帶中陶瓷纖維則有較長的使用壽命。
在窯爐設計上，一定要注意纖維的使用溫度選材時留有余地，使用部位的溫度要經過嚴格計算。陶瓷制品燒成過程產生的爐氣對陶瓷纖維有侵蝕，會降低其使用溫度所以相應部位的陶瓷纖維在考慮使用溫度的同時還要適當提高點檔次；針對陶瓷窯爐采用燒嘴，設計中燒嘴不宜直接對著纖維噴射，也可根據實際需要改用中低壓燒嘴。疊砌的纖維塊可以提高抗風蝕能力；增加窯爐的氣密性可減小高熱氣體對纖維窯墻內壁的熱沖擊，延長窯襯使用壽命；還可考慮在纖維窯墻內壁上刷層高溫涂料，提高纖維抗風蝕性、氣密性和抗腐蝕性。
1．1預干燥帶
在預干燥帶，通過集中排煙或以分散排煙的方式（國產窯多采用）把預熱帶及燒成帶的熱氣體或從冷卻帶抽出的熱風抽吸過來，形成一段溫度為室溫~270℃左右的預干燥帶。本帶的主要作用是排除坯體中的水份，保證進入預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也是低的。同時干燥的熱源多采用熱煙氣，其中肯定會含有一些有害氣體，如SO2、CO、CO2 和水蒸氣等，坯體干燥過程中產生的大量水蒸汽使陶瓷纖維吸濕膨脹，CO2和SO2會溶于水形成弱酸。陶瓷纖維在這種環境下長期使用就會被侵蝕而腐爛變質。
1．2預熱帶
如果坯體入窯水份較低特別是低于1%以下，則輥道窯可以不設預干燥帶，其窯頭的排煙方式基本上與預熱帶相同，其控溫范圍為室溫~1050℃。其中，室溫~270℃左右段內陶瓷纖維受腐蝕的情況與前述預干燥帶的情況類似。而在270℃左右~1050℃的溫度范圍內，其工作特點是前期排除結構水；在750~1050℃范圍為氧化燒成階段。此時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，有機物中的碳被氧化產生的氣體從坯體內排出來。同時釉層中含有的堿性物質（如F、Na、K等）也會有少部分揮發出來此段的溫度也不是很高，內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，同時一般選用不同等級的陶瓷纖維，內層一般使用晶態纖維。由于長期在高溫下工作，陶瓷纖維表面開始變得粗糙，并有裂縫出現。當晶體長大到接近纖維直徑時，纖維強度下降到不能承受工作時的內壓力，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，會使其燒結在一起，結果纖維失去彈性，變脆開裂，在很低的應力下也會粉化脫落。
纖維一層層剝落，剝落層內部纖維表現變化不大。這是由于內陶瓷纖維在高溫環境中工作時受到釉汽中鉀、鈉等堿金屬離子的侵蝕，結構鍵遭破壞而使熔點降低，形成粘稠的玻璃液。在玻璃液中纖維中的細晶更容易長大，使本層纖維結構破壞，但此層玻璃液對內野的纖維會起到保護作用。當生產大修冷卻時，此電動機玻璃液與陶瓷纖維本體的收縮率不同，產生剝落現象。如果內表層脫落，則次內表野將暴露在高溫介質中會經歷同樣的侵蝕剝落過程，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，這是由于現在輥道窯上使用的燒嘴的噴出速度一般都有幾十米/秒，長期高速氣體的沖刷及火焰燃燒產生的局部高溫使陶瓷纖維晶粒長大、變脆、粘結，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，說明相應位置的氣流速度不大。
1．4 冷卻帶
冷卻帶根據冷卻制度的不同可分三段：急冷、緩冷及快速冷卻。根據各段溫度的不同，選用不同的纖維材料，一般選用非晶態陶瓷纖維。從現場拍攝的照片可以看出，冷卻帶陶瓷纖維的表現基本上沒有改變。這是由于冷卻帶相對來講溫度比較低，陶瓷纖維中晶粒產生、生長的條件不夠充分；氣流中不含有有害成分，對陶瓷纖維不產生腐蝕作用；同時此段中介質的流動速度比較小。因此，冷卻帶陶瓷纖維所受的侵蝕小。
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