根據立窯不同部位的熱工狀況,一般采用3-4層復合窯襯結構為宜。喇叭口是接觸物料熱面層且受高溫及物理化學侵蝕最嚴重的部位,加之黏邊結圈時,人為的機械破損,其使用壽命較短,需要頻繁拆換,窯襯磚采用“雙窄層”較合適。檢修時,僅拆換較薄的熱面層,而中間層襯磚可原封不動。這樣比一般采用一層厚壁襯磚節約30%—50%,相應的檢修工時和費用亦可節省40%左右。參照國際水泥窯窯襯磚厚度系列尺寸,結合我國具體情況,建議立窯熱面層襯厚采用如下尺寸系列:
(1)窯內徑<1.7m時,取160mm;
(2)窯內徑=1.7~2.Om時,取180mm;
(3)窯內徑=2.0~3.Om時,取200mm;
(4)窯內徑=3.0~3.6m時,取220mm。
中間層襯磚厚度建議均采用160mm或150mm,160mm與國際標準ISO/DIS5417/1通用;150mm與國標GB2992吻合。
隔熱層厚度應根據各地各廠不同環境條件綜合確定。其結構和施工方法,可靈活采用現場攪搗不定形的輕質耐火混凝土或砌筑預制定型輕質隔熱制品。
越小越好。由于晶須兼高強度、低密度、耐熱等特點,常作為增強材料。常用的晶須有A12O3晶須、SiC和Si3N4晶須、石墨晶須等。晶須增強是改善陶瓷材料高溫力學性能和熱震穩定性的有效手段。
納米陶瓷復合材料是20世紀80年代中期發展起來的先進材料。納米陶瓷復合材料一般可分為三類:晶粒內、晶粒間納米復合材料以及um/um復合材料。前兩類納米復合材料的納米級粒子主要彌散于基體晶粒內或基體晶粒問,其目標主要是改善高溫力學性能。um/um復合材料則是由納米級分散體和基體晶粒構成,,目的在于使陶瓷增加某些新的功能,如可加工性和超塑性。納米陶瓷復合材料的晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、氣孔及缺陷尺寸等都只限于100nm量級的水平。晶粒尺寸的減小將使材料的力學性能成倍提高,人們渴望通過納米陶瓷實現陶瓷材料的增韌和強化。
上述兩類陶瓷材料新技術已經不同程度的影響到了耐火材料技術,如纖維增強澆注料、碳纖維增強鎂碳磚、超細粉在耐火材料中的應用、兩級或多級直接復合功能耐火材料等。這些耐火材料新技術的要求雖遠達不到高性能陶瓷材料的水平,但其原理是相近的,并且隨著科學技術的進步,將會不斷發展并有所創新。
三、生產過程的微機化
目前,計算機技術已在耐火材料工業的原料開采、原料生產、耐火材料外形和組成設計及配料、耐火材料燒成、性能檢測、耐火材料內襯砌筑圖設計及施工、生產管理等方面得到了應用,并取得了很好的效果。
在耐火原料的開采中,主要應用計算機進行自動化分析、統計,并根據統計分析結果將礦石進行調配與均化,以保證出礦原料成分及性能波動在允許范圍內,達到充分利用礦山資源的目的。
在原料煅燒中應用計算機,要求計算機根據不同原料的化學成分及粒度的波動情況,及時調整生產工藝參數,尤其是熱工參數,以達到不同原料、不同成分與不同生產工藝參數之間的最佳配合,最終生產出高質量的耐火原料。
耐火制品的外形設計需要考慮很多因素,首先足使用要求,應能滿足不同窯爐的內料形狀要求及砌筑要求,同時還應考慮成型時的要求等。利用計算機進行外形設計,就是將實驗和實際測試的各種參數輸入計算機,通過計算機進行選擇,選出能兼顧各種要求的參數,即作為耐火制品的外形參數。組成設計也是采用類似的原理,在充分考慮各種因素的基礎上,通過計算機得出最佳的組成。而計算機在配料中的應用則主要是為了產品的組成始終保持在最佳范圍,通過計算機隨時調整產品配比,避免因原料不同而引起制品組成的波動。
燒成過程的微機控制主要是利用計算機對燒嘴、風機等進行控制,以便對各種因素造成的溫度波動及時進行調整,確保熱工制度的實現。