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炉窑中陶瓷纤维模块产生收缩裂缝的问题解析

[ 发布日期:2018-05-23 点击:1186 来源:中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司 【打印此文】 【关闭窗口】]

用纤维毯的回弹性和强压紧方法是不能解决陶瓷纤维模块的热收缩裂缝问题的,采用耐火纤维整体集成模块组装全纤维炉窑,可以使纤维炉体不产生收缩裂缝,避免热泄漏造成对炉壳的威胁,这对完善陶瓷纤维在全纤维炉窑中的应用,提升到一个新的层面。

今天,小编就从目前常用的模块组装方式上来详细的分析解答一下炉窑中陶瓷纤维模块中产生收缩裂缝的原因以及对应的改善和解决方案。

构筑全纤维炉窑有很多种方法,其中采用陶瓷纤维模块组装是目前最常用的方法。该方法具有:安装方便、快捷,适合各种规格的炉型:固定纤维模块用的金属锚固件不暴露在热面,不会被烧损,结构强度较高:模块受热而为纤维的端面,与平铺法中纤维垂直受热相比,耐热度可提髙50度左右,抗热气流冲刷等特点。用陶瓷纤维模块构建的全纤维炉窑,在生产运行过程中,都有一个无法避免的缺陷:纤维炉壁会出现收缩裂缝。

随着时间的推移,收缩裂缝会逐渐增大加深,甚至延伸到炉壳。严重的会发生窜火,烧毁炉壳钢板,因此,如何减少和避免纤维炉体的收缩裂缝,是众所关心的难题。

目前常用的方法有:

(1)利用纤维毯厚度方向的弹性,在块与块之间衬一纤维毯条;或横竖交叉排列安装。

(2)纤维模块加大压缩量,块与块之间尽可能挤紧。

采用上述方法后,常温下纤维墙体表面平实,无缝隙。但是,经过一段时间加热运行后,仍会出现收缩裂缝,由陶瓷纤维模块构成的全纤维炉体,仅用这些方法是不可能减少或避免加热收缩裂缝的,这是因为;

(1)构成陶瓷纤维模块的纤维毯,常温下是具有良好弹性的,尤其是厚度方向。但是,在加热过程中纤维毯会逐步失去处弹性,软化蠕变,以至收缩形变,纤维毯中的纤维可以是玻璃态纤维,也可以是晶体态纤维。

玻璃态纤维如高铝纤维、贪锆纤维在加热过程中,随着温度的提商,纤维玻璃体粘度发生变化,粘性流动使纤维软化,在自重和外力的作用下出现形态变化,这种形变是不可逆的,任何情况下都不可能恢复原状。

晶体态纤维如莫来石纤维、氧化铝纤维在加热过程中,随者温度的提高,晶体内的原子在热力的作用下热振动加剧,造成晶界滑移、空位扩散或位错攀移,使多晶休发生蠕变,在自重和外力的作用下出现形态变化,这种形变是不可逆的,任何情况下都不可能恢复原状。

经过高温加热的陶瓷纤维回到常温后,仍保持高温时留下的形态,不可能回到高温加热前的形态。由此可见,采用纤维毯常用回弹性来弥补加热收缩裂缝是不可能的。

 (2)陶瓷纤维及其制品的特征之一是加热性线收缩。

现行的耐火纤维标准GB3003-2006中,加热性线收缩率是耐火陶瓷纤维分级的依据。其中收缩率不超过4%的温度是纤维毯的分级湿度。

对一块纤维毯来说,厚度尺寸是远小于平面尺寸的,也就是说平面方向加热收缩量要远大于厚度方向的加热收缩量。常规纤维模块的平面尺寸是正方形的,即纤维毯叠层方向和长度尺寸相同,例如300mm*300mm。但是在加热后呈现的收缩裂缝结果却不同。叠层方向的裂缝被分散在各层之间,裂缝很细小;长度方向的收缩裂缝出现在两端,裂缝很大。

假设纤维模块平面尺寸为300mm*300mm,叠层数为15,收缩率为2%;则长度方向的收缩裂缝宽为300*2%=6mm,叠层间的收缩裂缝宽为300/15*2%=0.4mm。该0.4mm叠层间的收缩裂缝很小,可以忽略不计,现在只要解决长度方向的收缩裂缝问题,就能解决陶瓷纤维模块加热收缩裂缝问题了。

如果把纤维模块做的足够长,等于或大于炉膛内尺寸,使模块加热收缩裂缝至炉膛外,那么陶瓷纤维模块加热收缩裂缝难题就解决了。

综上所述,陶瓷纤维模块和模块之间产生的性收缩裂缝,不可能用纤维毯的回弹性来解决;也不可能加大模块压缩量或模块间挤压程度来解决。

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