高溫窯爐用耐火材料從重質(zhì)剛玉磚、鉻剛玉磚發(fā)展為體積密度較低的氧化鋁空心球磚,，其保溫性能好,，材料重量輕,，具有良好的耐高溫性能,，逐漸取代重質(zhì)剛玉磚,。但氧化鋁空心球磚熱震穩(wěn)定性較差,，體積密度較大,，特異型產(chǎn)品生產(chǎn)困難,。根據(jù)高溫窯爐的使用條件,，鄭州駒達(dá)新材料科技有限公司研制生產(chǎn)了隔熱性能好、耐高溫,、熱穩(wěn)定性好的剛玉莫來石輕質(zhì)隔熱磚,。體積密度小,、強(qiáng)度高,、導(dǎo)熱系數(shù)低,、外觀規(guī)整,、顏色潔白,，具有良好的保溫節(jié)能性能和抗剝落能力,，是各種裸焰明燒窯爐的良好內(nèi)襯材料,。
1 研制過程
一般輕質(zhì)隔熱保溫性能好，耐高溫性能較差;氧化鋁空心球磚耐高溫性能好,，但其相組成主要為剛玉相,，熱穩(wěn)定性較莫來石低,，在保證氧化鋁空心球磚的耐高溫性能,，強(qiáng)度高的基礎(chǔ)上加以調(diào)整及改進(jìn),，采用以剛玉為注料，添加了莫來石成分,，研制了以剛玉為主晶相，莫來石為結(jié)合相的剛玉莫來石輕質(zhì)隔熱磚,。
1.1 原料
1.2 采用高檔剛玉為主原料,，加入部分α-Al2O3及低鐵高塑性的粘土,，高溫時(shí)生成部分莫來石,，以剛玉相為主晶相，莫來石相為結(jié)合相,，并加入藍(lán)晶石族原料為膨脹劑，保證了產(chǎn)品燒后的體積穩(wěn)定,，可塑法成型,。添加物燃盡法生產(chǎn)的剛玉莫來石輕質(zhì)磚是在配料中添加一部分可燃物，如木屑,、聚苯乙烯球,、焦炭等，在燒成時(shí),，可燃物燃燒后產(chǎn)生氣孔,，因此降低磚的體積密度,，用此方法可制成體積密度要求較小的輕質(zhì)磚,。采用的添加燃盡物為木屑和聚苯乙烯球,，木屑經(jīng)1mm篩選，不雜質(zhì);聚苯乙烯球的直徑2~0.5mm,，外觀潔白，粒狀,，粒度均勻，原料指標(biāo)見表1,。
表1 原料成分 %
按表2中的配方進(jìn)行配料。配料時(shí),，按比例將剛玉、氧化鋁,、粘土,、膨脹劑加入攪拌機(jī)內(nèi)干混3~5min,，然后加入可燃物及結(jié)合劑(外加),，邊加入邊攪拌，混勻后出碾,。
表2 原料配料 %
1.3 成型
采用擠泥法成型。經(jīng)試驗(yàn),，上述配方中2#配方的理化指標(biāo)及高溫性能較其他配方好,，因此采用2#配方生產(chǎn)。生產(chǎn)時(shí),，先試擠出一塊磚坯,，檢測磚坯的體積密度,，經(jīng)量尺、灼燒后根據(jù)灼余量計(jì)算出成品磚的體積密度,，此方法為磚坯體積密度檢測法,。經(jīng)檢測體積密度合格后就可投入生產(chǎn)，如果檢測體密不合格可及時(shí)會碾,，添加可燃物或混合粉,，合格后繼續(xù)生產(chǎn)。用此方法檢測后的磚坯體密合格率高,，成品體積密度均在要求范圍內(nèi),。成型后的濕坯經(jīng)50~60℃干燥24h;再經(jīng)100~110℃干燥48-72h，干后磚坯中心殘余水分≤2.0%,。
1.3燒成
磚坯干燥后用梭式窯燒成,。裝窯前把磚坯進(jìn)行預(yù)磨，根據(jù)燒成收縮率將磚坯放尺,，可降低燒后磨銷量,，節(jié)省原料，增加裝窯量,。裝窯時(shí)采用側(cè)裝方法,，有利于燒成時(shí)可燃物排除，裝窯時(shí)磚坯碼放均勻,，火道一致,。燒成溫度控制在1600±10℃,，保溫8h,。燒成曲線如圖1。
圖1 燒成曲線圖
燒成過程需注意的幾點(diǎn)：
(1)燒成前期,，尤其300~600℃期間是可燃物燒階段,，需緩慢升溫，以利于可燃物排出,，否則將使可燃物碳化,，磚體呈黑色。
(2)保溫階段,，需按曲線要求時(shí)間保溫,，保溫時(shí)溫差要小，因輕質(zhì)磚保溫效果好,，易造成偏溫,，保證各溫度點(diǎn)均在保溫溫度范圍內(nèi)才開始保溫。
(3)放冷階段,，放冷速度不能過快,，否則易造成磚炸裂,。
1.4 冷加工
燒成后的荒坯根據(jù)要求可磨制成不同形狀尺寸的磚型，磨后的磚外形規(guī)整,，尺寸準(zhǔn)確,。用此方法生產(chǎn)的剛玉莫來石輕質(zhì)隔熱磚可制作外形復(fù)雜、按用戶要求的各種形狀的異型磚并保證尺寸準(zhǔn)確,。
對生產(chǎn)的剛玉莫來石輕質(zhì)磚成品進(jìn)行外觀質(zhì)量檢驗(yàn)和理化性能檢測,，其外觀潔白，棱角分明,，尺寸準(zhǔn)確,。其理化指標(biāo)見表3。
表3 剛玉莫來石輕質(zhì)磚和氧化鋁空心球磚理化指標(biāo)對比
2 結(jié)果分析
采用復(fù)合添加物為燃盡物,，木屑能吸水,，有助于傳遞水分，可放回磚坯開裂,，容易燒盡,，且能起到填充珠粒間隙，降低體積密度的作用;聚苯乙烯珠粒干燥收縮小,，成品尺寸準(zhǔn)確,，兩者復(fù)合使用效果好，坯體燒后大氣孔被小氣孔包圍,，組織結(jié)構(gòu)合理,，導(dǎo)熱系數(shù)低;采用磚坯體積密度檢測預(yù)算法，保證了成品磚體積密度的準(zhǔn)確率,，能生產(chǎn)不同體積密度的產(chǎn)品;在剛玉相中增加部分莫來石相,，提高了材料的熱穩(wěn)定性。
3 結(jié)語
研制生產(chǎn)的剛玉莫來石輕質(zhì)隔熱磚首先試用于某窯爐公司的使用溫度1600℃高溫梭式窯的工作襯,，使用效果較好,，現(xiàn)仍在使用。生產(chǎn)的剛玉莫來石輕質(zhì)磚已在國內(nèi)許多高溫窯爐使用,。如梭式窯,、隧道窯、抽屜窯的直接接觸火焰的工作襯得到廣泛應(yīng)用,，使用溫度1500~1750℃,，使用效果好，完全替代了氧化鋁空心球,。與氧化鋁空心球磚相比,，剛玉莫來石輕質(zhì)磚原料成本低，與氧化鋁空心球磚相比，剛玉莫來石輕質(zhì)磚原料成本低,，價(jià)格比氧化鋁空心球磚低,，且體積密度小，使用成本大大降低,，是現(xiàn)代高溫窯爐的首選材料,。