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      耐火陶瓷纖維基礎知識
      作者:admin  來源:本站  發表時間:2015/7/20 14:13:38  點擊:1410
      耐火陶瓷纖維基礎知識
      一、耐火陶瓷纖維定義
      以SiO2、AL2O3為主要成分且耐火度高于1580℃纖維狀隔熱材料的總稱。
      二、耐火陶瓷纖維的特點
      1、耐高溫:使用溫度可達950-1450℃。
      2、導熱能力低:常溫下為0.03w/m.k,在1000℃時僅為粘土磚的1/5顶呱刮彩票平台官网。
      3、體積密度?。耗突鹛沾衫w維制品一般在64-500kg/m3之間。
      4顶呱刮彩票平台官网、化學穩定性好:除強堿顶呱刮彩票平台官网、氟、磷酸鹽外,幾乎不受化學藥品的侵蝕。
      5、耐熱震性能好:具有優良的耐熱震性。
      6、熱容量低:僅為耐火磚的1/72,輕質轉的1/42。
      7、可加工性能好:纖維柔軟易切割,連續性強,便于纏繞。
      8、良好的吸音性能:耐火陶瓷纖維有高的吸音性能,可作為高溫消音材料。
      9、良好的絕緣性能:耐火陶瓷纖維是絕緣性材料,常溫下體積電阻率為1×1013Ω.cm,800℃下體積電阻率為6×108Ω.cm。
      10、光學性能:耐火陶瓷纖維對波長1.8-6.0um的光波有很高的反射性。
      三顶呱刮彩票平台官网、耐火陶瓷纖維的分類
      1、按結構可分為晶質纖維和非晶質纖維兩大類。
      2、按使用溫度可分為:
      普通型耐火陶瓷纖維                        使用溫度950℃
      標準型耐火陶瓷纖維                        使用溫度1000℃
      高純型耐火陶瓷纖維                        使用溫度1100℃
      高鋁型耐火陶瓷纖維                        使用溫度1200℃
      鋯鋁型耐火陶瓷纖維                        使用溫度1280℃
      含鋯型耐火陶瓷纖維                        使用溫度1350℃
      莫來石晶體耐火纖維(72晶體)             使用溫度1400℃
      氧化鋁晶體耐火纖維(80、95晶體)         使用溫度1450℃
      3顶呱刮彩票平台官网、生產方法
      (1)非晶質纖維
      原材料經電阻爐熔融顶呱刮彩票平台官网,在熔融狀態下顶呱刮彩票平台官网,在驟冷(0.1S)條件下顶呱刮彩票平台官网,在高速旋轉甩絲輥離心力的作用下或在高速氣流的作用下被甩絲而成或被吹制而成的玻璃態纖維。
      (2)晶體纖維
      生產方法主要有膠體法和先驅體法兩種。
      膠體法:將可融性的鋁鹽顶呱刮彩票平台官网、硅鹽顶呱刮彩票平台官网,制成一定粘度的膠體溶液,按常規生產方法成纖后經熱處理轉變成鋁硅氧化物晶體纖維。
      先驅體法:將可溶性的鋁鹽、硅鹽,制成一定粘度的膠體溶液,隨后被先驅體(一種膨化了的有機纖維)吸收,再進行熱處理,轉變成鋁硅氧化物晶體纖維。
      4、國內外情況和技術水平
           地區
      項目
      我司
      我國
      國外
      發展時間
      1984年
      1970年
      1941年
      產量
      4萬噸
      約9.53萬噸
      30-40萬噸
      技術水平
      電阻爐熔融;
      甩絲法或二次噴吹。
      電弧爐、電阻爐熔融;噴吹法或甩絲法。
      電阻爐熔融;
      甩絲法或二次噴吹。
       
      三顶呱刮彩票平台官网顶呱刮彩票平台官网、耐火陶瓷纖維相關概念
      1、耐火材料
      耐火度大于1580℃的無機非金屬材料。
      2顶呱刮彩票平台官网、耐火纖維
      耐火度大于1580℃的纖維狀隔熱材料的總稱。
      3顶呱刮彩票平台官网、熔點
      材料內部液相與固相處于平衡時的溫度。
      4、耐火度
      材料在高溫作用下達到特定軟化程度時的溫度顶呱刮彩票平台官网。
      它代表材料抵抗高溫而不被融化的一種能力。
      5、分類溫度
      又稱為極限使用溫度顶呱刮彩票平台官网,指耐火纖維在此溫度下能夠短時間使用的極限溫度。
      判定依據:耐火纖維在分類溫度下保溫24小時,加熱線收縮小于4%。
      6顶呱刮彩票平台官网、工作溫度
      又稱為長期使用溫度顶呱刮彩票平台官网,指耐火纖維在此溫度下能夠長時間安全使用的極限溫度。
      判定依據:耐火纖維在工作溫度下保溫24小時,加熱線收縮小于3%。
      7、耐壓強度
      耐火材料在一定溫度下,按一定速度增加壓力至其破壞時,單位面積上所承受的極限荷載顶呱刮彩票平台官网。單位:MPa。
      8顶呱刮彩票平台官网、抗拉強度
      耐火纖維制品單位面積上抵抗張拉應力的能力。單位:MPa。
      9、抗折強度
      耐火纖維制品單位面積承受彎矩時的極限折斷力顶呱刮彩票平台官网。單位:MPa。
      10、加熱線變化
      將一定尺寸的試樣按規定的升溫制度加熱,并在規定的溫度下保持一定時間顶呱刮彩票平台官网,然后在室溫下測量其長度后長度方向發生的不可逆轉的變化量。
      11、導熱系數
      A、物理意義:表征物質導熱能力的大小。
      B顶呱刮彩票平台官网、數值表示:物質在1平方米的面積上顶呱刮彩票平台官网,在1米的厚度上,在1小時的時間內,傳導的熱量為1瓦,則該物質的導熱系數為1W/m.k。1Kcal/m.h.℃=1.163 W/m.k顶呱刮彩票平台官网。
      C顶呱刮彩票平台官网、影響因素:物質的導熱系數值,取決于該物質的結構、容重、溫度顶呱刮彩票平台官网、壓力、所處環境氣氛和濕度等因素顶呱刮彩票平台官网。
      D、數值確定:通常采用直接測試法和計算法。
      計算法:天然料λ=0.035+0.203(t均/1000)2kcal.m.h.℃
      合成料λ=0.054+0.272×10-6 t均2W/m.k
      測試法:熱線法。特點:速度快顶呱刮彩票平台官网,精確度低。
      平板法。特點:速度慢顶呱刮彩票平台官网,精確度高(我司采用)。
      12、渣球含量
      耐火陶瓷原棉中未成纖維部分的百分含量。一般要求渣球含量小于15% 。
      渣球:指粒徑大于0.25mm未成纖物質顶呱刮彩票平台官网。
      13、非纖維狀物質含量
      耐火陶瓷原棉中未成纖維部分的百分含量。一般要求非纖維狀物質含量小于40% 。
      非纖維狀物質:指粒徑大于0.075mm未成纖維物質(包括渣球與部分粗短纖維)。
      四、耐火陶瓷纖維保溫機理
      1、熱量的傳播途徑:傳導、對流、輻射
      2、導熱系數的大?顶呱刮彩票平台官网。汗腆w>液體>氣體
      3、耐火陶瓷纖維的組成:纖維和空氣。
      4、耐火陶瓷纖維主要的傳熱途徑:纖維的傳導傳熱、氣體的對流傳熱顶呱刮彩票平台官网、纖維的輻射傳熱。
      5顶呱刮彩票平台官网、耐火陶瓷纖維保溫機理分析:
      除氫氣外顶呱刮彩票平台官网,大多數氣體包括空氣在靜止狀態下都是一種低導熱系數和低熱容量的物質顶呱刮彩票平台官网。耐火陶瓷纖維導熱系數接近于氣體顶呱刮彩票平台官网,這是因為耐火陶瓷纖維是由固態纖維交織而成的,空隙中充滿了空氣,空隙率達到了90%左右。大量空氣的充填破壞了固態痱子的連續網絡結構,從而使耐火陶瓷纖維具有優良的高溫保溫性能。
      (1)纖維的傳導傳熱:纖維交織沒有方向性,固體相導熱只能沿著纖維桿的方向進行,所以纖維的導熱并不完全垂直于熱面,因此傳播途徑延長,另外纖維間80%是點接觸,進一步增大了傳導傳熱的熱阻,最終結果是:熱量依靠纖維傳導的形式在耐火纖維內部傳導熱量效果不明顯。
      (2)氣體的對流傳熱:由于耐火陶瓷纖維的氣孔率太高顶呱刮彩票平台官网,氣體被纖維分割成幾乎處于靜止不動的小氣孔倉。由于分散的多氣孔倉內的壓力是一定的,該氣壓將與固態纖維一起形成一個密實體屏蔽(形成屏蔽氣壓)阻礙著熱氣流的侵入。由于氣體幾乎處于靜止不動的狀態,氣體所吸收的熱量只能以傳導的方式在氣體內部傳播,又因氣體在靜止狀態下具有很小的導熱系數所以,熱量依靠氣體的傳熱效果不明顯。
      (3)纖維的輻射傳熱:首先因耐火陶瓷纖維呈不透明狀態,熱射線無法穿透纖維;其次由于纖維有效面積很小,接受的輻射能量也很小因此通過纖維輻射進行傳熱效果不明顯顶呱刮彩票平台官网。
       
      五、耐火陶瓷纖維損毀(粉化)機理
      耐火陶瓷纖維是繼傳統耐火材料和不定型耐火材料之后發展起來的第三代耐火材料。與前兩類材料相比,它的耐高溫性能和絕熱性能更好,質量更輕顶呱刮彩票平台官网,保溫效果更好。然而,陶瓷纖維在應用上也存在缺點:耐火陶瓷纖維的穩定性較差,抗侵蝕、抗氣流沖刷顶呱刮彩票平台官网、抗剝落等性能均較差,長期于高溫下保露時,會發生析晶和晶粒生長,在加上腐蝕性爐氣的侵蝕,氣流的沖刷等因素的影響,易粉化脫落。
      1、溫度對耐火陶瓷纖維粉化的影響
      從熱力學的角度看,玻璃態的耐火陶瓷纖維處于一種亞穩狀態。所以只要在一定的溫度條件下加熱,纖維內部就會產生質點重排,玻璃態就會轉化為結晶態顶呱刮彩票平台官网,纖維就會析晶顶呱刮彩票平台官网。
      900℃                             1100℃
      非晶質耐火纖維                    莫來石晶相
      析晶                              析晶、晶粒長大
      方石英晶相            1300℃      方石英晶粒長大
      莫來石晶粒長大        晶粒長大    莫來石量達到最大
       
      當晶粒尺寸長大到與纖維直徑尺寸相接近時,纖維內部的結合力將由分子間的化學鍵結合為主,變為以晶粒間的晶界結合為主。由于晶界結合力較為脆弱顶呱刮彩票平台官网,因此將導致纖維脆性的加強,在外力的作用下纖維極易遭到破壞,并最終失去纖維特性。
      2、氣氛對耐火陶瓷纖維粉化的影響
      在還原氣氛下,纖維中的SiO2易與CO和H2發生下列反應:
      SiO2+CO= SiO  + CO2 
       
      SiO2+ H2 = SiO  + H2 O
       
      由于SiO2被還原成兩種揮發性物質,纖維結構遭到破壞,表面粗糙度加大,當纖維內部有莫來石生成時會使遭侵蝕的纖維表面爆裂顶呱刮彩票平台官网,從而加速纖維的粉化脫落速度。
      3、雜質對耐火陶瓷纖維粉化的影響
      耐火陶瓷纖維中存在的一些雜質(如Fe2O3、Na2O、K2O等)。它們會與其他成分在一個較低的溫度下反應生成共熔物,低共熔物的存在破壞了纖維的網絡結構,纖維內部的粘度降低顶呱刮彩票平台官网,從而使析晶時離子團重排所需克服的析晶活化能降低,析晶溫度降低,同時由于低共熔物的存在加速了晶粒的生長。
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