耐火陶瓷纤维基础知识

1、-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)INGBIAN耐火陶瓷纤维基础知识一. 耐火陶瓷纤维定义以SiO2、AL2O3为主要成分且耐火度高于1580°C纤维状隔热材料的总称。二. 耐火陶瓷纤维的特点1、耐高温：使用温度可达950-1450°Co2、导热能力低：常温下为，在1000°C时仅为粘土砖的1/5。3、体积密度小：耐火陶瓷纤维制品一般在64-500kg/m3之间。4、化学稳定性好：除强碱、氟、磷酸盐外，儿乎不受化学药品的侵蚀。5、耐热震性能好：具有优良的耐热震性。6、热容量低：仅为耐火砖的1/72,轻质转的1/42o7、可加工性能好：纤维柔

2、软易切割，连续性强，便于缠绕。8、良好的吸音性能：耐火陶瓷纤维有高的吸音性能，可作为高温消音材料。9、良好的绝缘性能：耐火陶瓷纤维是绝缘性材料，常温下体积电阻率为 lxlO13Q.cm, 800°C下体积电阻率为 6xl08Q.cmo10、光学性能：耐火陶瓷纤维对波长的光波有很高的反射性。三. 耐火陶瓷纤维的分类1、按结构可分为晶质纤维和非晶质纤维两大类。使用温度950°C使用温度iooo°C使用温度noo°C使用温度1200°C使用温度1280°C使用温度1350°C使用温度1400°C 使用温度1450

3、6;C2、按使用温度可分为： 普通型耐火陶瓷纤维 标准型耐火陶瓷纤维 高纯型耐火陶瓷纤维 高铝型耐火陶瓷纤维 错铝型耐火陶瓷纤维 含鉛型耐火陶瓷纤维 莫来石晶体耐火纤维（72晶体）氧化铝晶体耐火纤维（80、95晶体） 产品质优价廉、施匸经验丰富欢迎新老客户来电咨询洽谈工作！承接砖瓦隧道 窑吊顶陶瓷纤维模块产品、保温技术咨询指导、施匸及改造匸程，我公司可一 条龙服务！技术顾问：苏经理7 （济南）传真：33、生产方法（1）非晶质纤维原材料经电阻炉熔融，在熔融状态下，在骤冷（）条件下，在高速旋转甩丝轨 离心力的作用下或在高速气流的作用下被甩丝而成或被吹制而成的玻璃态纤 维。（2）晶体纤维 生产方法主

4、要有胶体法和先驱体法两种。胶体法：将可融性的铝盐、硅盐，制成一定粘度的胶体溶液，按常规生产方法 成纤后经热处理转变成铝硅氧化物晶体纤维。先驱体法：将可溶性的铝盐、硅盐，制成一定粘度的胶体溶液，随后被先驱体（一种膨化了的有机纤维）吸收，再进行热处理，转变成铝硅氧化物晶体纤维。发展时间1970 年1941 年产量约万吨30-40万吨技术水平电弧炉、电阻炉熔融；喷吹 法或甩丝法。电阻炉熔融； 甩丝法或二次喷吹。三、耐火陶瓷纤维相关概念1、耐火材料耐火度大于1580°C的无机非金属材料。2、耐火纤维耐火度大于1580°C的纤维状隔热材料的总称。3、熔点材料内部液相与固相处于平衡时的

5、温度。4、耐火度材料在高温作用下达到特定软化程度时的温度。它代表材料抵抗高温而不被融化的一种能力。5、分类温度乂称为极限使用温度，指耐火纤维在此温度下能够短时间使用的极限温度。判定依据：耐火纤维在分类温度下保温24小时，加热线收缩小于4%。6、工作温度乂称为长期使用温度，指耐火纤维在此温度下能够长时间安全使用的极限温 度。判定依据：耐火纤维在工作温度下保温24小时，加热线收缩小于3%。7、耐压强度耐火材料在一定温度下，按一定速度增加圧力至其破坏时，单位面积上所承受 的极限荷载。单位：MPao8、抗拉强度耐火纤维制品单位面积上抵抗张拉应力的能力。单位：MPao9、抗折强度耐火纤维制品单位面积承受

6、弯矩时的极限折断力。单位：MPao10、加热线变化将一定尺寸的试样按规定的升温制度加热，并在规定的温度下保持一定时间， 然后在室温下测量其长度后长度方向发生的不可逆转的变化量。11.导热系数A、物理意义：表征物质导热能力的大小。B、数值表示：物质在1平方米的面积上，在1米的厚度上，在1小时的时间 内，传导的热量为1瓦，则该物质的导热系数为1W/。lKcal/.°C= W/oC、影响因素：物质的导热系数值，取决于该物质的结构、容重、温度、压力、 所处环境气氛和湿度等因素。D、数值确定：通常采用直接测试法和计算法。计算法:天然料入二+ （t均/1000）合成料A=+xl0-6t均2W/测

7、试法：热线法。特点：速度快，精确度低。平板法。特点：速度慢，精确度高（我司采用）。12、渣球含量耐火陶瓷原棉中未成纤维部分的白分含量。一般要求渣球含量小于15%。渣球：指粒径大于未成纤物质。13、非纤维状物质含量耐火陶瓷原棉中未成纤维部分的口分含量。一般要求非纤维状物质含量小于 40% o非纤维状物质：指粒径大于未成纤维物质（包括渣球与部分粗短纤维）。产品 质优价廉、施工经验丰富欢迎新老客户来电咨询洽谈丄作！承接砖瓦隧道窑吊 顶陶瓷纤维模块产品、保温技术咨询指导、施工及改造工程，我公司可一条龙 服务！技术顾问：苏经理7 （济南）传真：3四、耐火陶瓷纤维保温机理1、热量的传播途径：传导、对流、辐

8、射2、导热系数的大小：固体液体气体3、耐火陶瓷纤维的组成：纤维和空气。4、耐火陶瓷纤维主要的传热途径：纤维的传导传热、气体的对流传热、纤维的 辐射传热。5、耐火陶瓷纤维保温机理分析：除氢气外，大多数气体包括空气在静止状态下都是一种低导热系数和低热容量 的物质。耐火陶瓷纤维导热系数接近于气体，这是因为耐火陶瓷纤维是山固态 纤维交织而成的，空隙中充满了空气，空隙率达到了 90%左右。大量空气的充 填破坏了固态那子的连续网络结构，从而使耐火陶瓷纤维具有优良的高温保温 性能。（1）纤维的传导传热：纤维交织没有方向性，固体相导热只能沿着纤维杆的方 向进行，所以纤维的导热并不完全垂直于热面，因此传播途径延

9、长，另外纤维 间80%是点接触，进一步增大了传导传热的热阻，最终结果是：热量依鼎纤维 传导的形式在耐火纤维内部传导热量效果不明显。（2）气体的对流传热：山于耐火陶瓷纤维的气孔率太高，气体被纤维分割成儿 乎处于静止不动的小气孔仓。由于分散的多气孔仓内的压力是一定的，该气压 将与固态纤维一起形成一个密实体屏蔽（形成屏蔽气压）阻碍着热气流的侵入。曲于气体儿乎处于静止不动的状态，气体所吸收的热量只能以传导的方式 在气体内部传播，乂因气体在静止状态下具有很小的导热系数所以，热量依弟 气体的传热效果不明显。（3）纤维的辐射传热：首先因耐火陶瓷纤维呈不透明状态，热射线无法穿透纤 维；其次山于纤维有效面积很小

10、，接受的辐射能量也很小因此通过纤维辐射进 行传热效果不明显。产品质优价廉、施工经验丰富欢迎新老客户来电咨询洽谈 工作！承接砖瓦隧道窑吊顶陶瓷纤维模块产品、保温技术咨询指导、施工及改 造工程，我公司可一条龙服务！技术顾问：苏经理7 （济南）传真：3五、耐火陶瓷纤维损毁（粉化）机理耐火陶瓷纤维是继传统耐火材料和不定型耐火材料之后发展起来的第三代耐火 材料。与前两类材料相比，它的耐高温性能和绝热性能更好，质量更轻，保温 效果更好。然而，陶瓷纤维在应用上也存在缺点：耐火陶瓷纤维的稳定性较 差，抗侵蚀、抗气流冲刷、抗剥落等性能均较差，长期于高温下保露时，会发 生析晶和晶粒生长，在加上腐蚀性炉气的侵蚀，气

11、流的冲刷等因素的影响，易 粉化脱落。1、温度对耐火陶瓷纤维粉化的影响从热力学的角度看，玻璃态的耐火陶瓷纤维处于一种亚稳状态。所以只要在一 定的温度条件下加热，纤维内部就会产生质点重排，玻璃态就会转化为结晶 态，纤维就会析晶。900°C1100°C非晶质耐火纤维莫来石晶相析晶析晶、晶粒长大方石英晶相1300°C 方石英晶粒长大莫来石晶粒长大晶粒长大莫来石量达到最大当晶粒尺寸长大到与纤维直径尺寸相接近时，纤维内部的结合力将由分子间的 化学键结合为主，变为以晶粒间的晶界结合为主。山于晶界结合力较为脆弱， 因此将导致纤维脆性的加强，在外力的作用下纤维极易遭到破坏，并最终失

12、去 纤维特性。2、气氛对耐火陶瓷纤维粉化的影响在还原气氛下，纤维中的SiO2易与CO和H2发生下列反应： SiO2+CO= SiO + C02Si02+ H2 = SiO + H2 0由于Si02被还原成两种挥发性物质，纤维结构遭到破坏，表面粗糙度加大，当 纤维内部有莫来石生成时会使遭侵蚀的纤维表面爆裂，从而加速纤维的粉化脱 落速度。3、杂质对耐火陶瓷纤维粉化的影响耐火陶瓷纤维中存在的一些杂质（如Fe2O3、Na2O、K20等）。它们会与其他 成分在一个较低的温度下反应生成共熔物，低共熔物的存在破坏了纤维的网络 结构，纤维内部的粘度降低，从而使析晶时离子团重排所需克服的析晶活化能 降低，析晶温

13、度降低，同时由于低共熔物的存在加速了晶粒的生长。陶瓷纤维的概念和用途耐火性陶瓷纤维是一种陶瓷工业窑炉用耐火物的防护涂剂。在陶瓷工业窑炉经受高温气氛的区段的耐火物表面常涂以莫来石、氧化铝 等颗粒为主要成分，添加粘土或水玻璃等粘结剂而成的耐火性涂剂，以防止耐 火物表面与窑炉内烧成物相互熔附和耐火物表面损害。然而在耐火物表面涂以 上述涂剂时，涂剂中的水玻璃粘结剂会玻璃化，与耐火物基体产生热膨胀差， 形成裂纹而导致涂层剥落，不能充分发挥保护耐火物基体的功能，而且隔热性 降低，抗热冲击效果减弱，使耐火物使用寿命缩短，这就需要频繁的维护和修 补，乂无疑加大了耐火材料和施工的费用。为了克服这些缺陷，一种元剥

14、落、 耐氧化、抗热冲击，能有效保护耐火物的耐火性防护涂剂研制成功。产品质优 价廉、施工经验丰富欢迎新老客户来电咨询洽谈工作！承接砖瓦隧道窑吊顶陶 瓷纤维模块产品、保温技术咨询指导、施工及改造工程，我公司可一条龙服 务！技术顾问：苏经理7 （济南）传真：3一、耐火性防护涂剂该防护涂剂是由尺寸为60300 tJ的陶瓷纤维、硅溶胶（二氧化硅含量570%,其粒径530/um）为主要原料，适量配合有机粘结剂而成。1、陶瓷纤维所用陶瓷纤维视使用温度来定。如使用温度为800。1600°C,宜使用以氧 化铝为主要成分的铝纤维。使用时，将所用纤维粉碎，除铁，筛分成尺寸为 60300 U的短纤维。陶瓷纤

15、维尺寸小于60 LL抗热冲击性降低，超过300 目，粘附力降低。纤维配合量为3050% （按重量计）。2、硅溶胶硅溶胶作为一种无机粘结料使用，所含二氧化硅在570%范圉内，最佳 为1015%。若二氧化硅含量不在此范圉内，不是粘结力降低，易剥落，就是 涂剂表面易熔融岀二氧化硅，防止与烧成物的熔附效果减弱。此外，为提高二 氧化硅粒径均匀性，不使粘结力因粒子间结合力减小而降低，二氧化硅粒径应 保持在530/um范围内。硅溶胶的配合量为5065% （按重量计）。3、有机粘结剂<.>有机粘结剂使用粉末状竣屮基纤维素，聚乙烯醇或甘油。其配合量适量。二、表涂方法该耐火性保护涂剂可以喷涂、刷涂或浸

16、渍方式涂在耐火物表面。涂覆保护 层厚度一般为022mmo但在窑炉壁内使用的基材为炉衬耐火物时，为提高 隔热性，涂层厚度可在2mm以上。在耐火物表面，涂剂的适宜涂覆粘度为 2. 530泊。三、涂剂应用效果该防护涂剂能在耐火物基体表面牢固粘附，生成硅氧烷键，组织结构致密 坚硬，特别是涂以碳化硅耐火物表面，形成的保护层山富氧化铝层和富二氧化 硅层组成，可阻止氧和燃烧气体的侵蚀，具有良好的防氧化效果，防止耐火物 变质。四、应用实例将尺寸70 H的氧化铝陶瓷纤维与150 H的同一纤维等量混合，然后取混合 的陶瓷纤维38%与以硅溶胶为主要成无机粘结剂618%,再配合02%竣 屮基纤维素配成粘度为10泊的耐

17、火性防护涂剂，在07-7mm涂层厚度范围 内，以每01mm厚度的变化，分别涂在碳化硅耐火板表面，送入最高温度为 1350°C的窑中烧成12小时，取出，测定冲击阻力值。测定结果表明，保护涂层 厚度为1mm时，冲击阻力值为未涂涂剂的耐火物的14倍。不过，保护涂层不 宜厚，因为涂层厚度过厚，冲击阻力值虽有待提高，但剥落率相反而会增大。 产品质优价廉、施工经验丰富欢迎新老客户来电咨询洽谈工作！承接砖瓦隧道 窑吊顶陶瓷纤维模块产品、保温技术咨询指导、施工及改造工程，我公司可一 条龙服务！技术顾问：苏经理7 （济南）传真：3另将形成同一保护涂层的耐火板送入烧成窑炉，升温至300。900°

18、;C,立 即取出，常温急冷，观察龟裂状态，结果耐火板表面未有龟裂出现，而且经受 急冷热冲击后，抗折强度在900°C急冷温差下较无保护涂层的耐火板提高约 15%。另外，带保护涂层的耐火板可继续在1350°C高温下使用，使用寿命为无 保护涂层的耐火板的2倍。山上可见，该耐火性防护涂剂涂以窑炉，烟道以及其它高温气氛下的耐火物表 面，能形成有效的保护层，防止对耐火物基体的损害，延长其使用寿命，同时 降低保养和维修次数，节省耐火材料和施工费用，带来显著的经济效益。该防 护涂剂使用于各种耐火物和耐热金属部件。隧道窑吊顶用耐火砖还是陶瓷纤维模块哪个好a体积密度低：陶纤炉衬比轻质隔热砖炉衬轻75%以上，比轻质浇注料炉衬轻 90%到95%。如采用纤维炉衬可大大减轻窑炉的钢结构负荷，延长炉体使用寿 命。b热容量（蓄热量）低：陶瓷纤维的热容量仅为轻质耐热衬里和轻质浇注料衬 里的1/10左右，而炉衬材料的热容量与炉衬的重量成正比。低热容量对加热炉 的启炉、停炉起到非常显著的节能效果。高温耐火材料用途耐火材料种类繁多，通常按耐火度高低分为普通耐火材料（15801770°C）、 高级耐火材料（17702000°C）和特级耐火材料（2000°C以上）；按化学特性 分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料。此外，还有用