根據(jù)立窯不同部位的熱工狀況,一般采用3-4層復(fù)合窯襯結(jié)構(gòu)為宜。喇叭口是接觸物料熱面層且受高溫及物理化學(xué)侵蝕最嚴重的部位,加之黏邊結(jié)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(jié)約30%—50%,相應(yīng)的檢修工時和費用亦可節(jié)省40%左右。參照國際水泥窯窯襯磚厚度系列尺寸,結(jié)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(nèi)徑<1.7m時,取160mm;
(2)窯內(nèi)徑=1.7~2.Om時,取180mm;
(3)窯內(nèi)徑=2.0~3.Om時,取200mm;
(4)窯內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)ISO/DIS5417/1通用;150mm與國標(biāo)GB2992吻合。
隔熱層厚度應(yīng)根據(jù)各地各廠不同環(huán)境條件綜合確定。其結(jié)構(gòu)和施工方法,可靈活采用現(xiàn)場攪搗不定形的輕質(zhì)耐火混凝土或砌筑預(yù)制定型輕質(zhì)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(xué)性能和熱震穩(wěn)定性的有效手段。
納米陶瓷復(fù)合材料是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來的先進材料。納米陶瓷復(fù)合材料一般可分為三類:晶粒內(nèi)、晶粒間納米復(fù)合材料以及um/um復(fù)合材料。前兩類納米復(fù)合材料的納米級粒子主要彌散于基體晶粒內(nèi)或基體晶粒問,其目標(biāo)主要是改善高溫力學(xué)性能。um/um復(fù)合材料則是由納米級分散體和基體晶粒構(gòu)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(fù)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(xué)性能成倍提高,人們渴望通過納米陶瓷實現(xiàn)陶瓷材料的增韌和強化。
上述兩類陶瓷材料新技術(shù)已經(jīng)不同程度的影響到了耐火材料技術(shù),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(yīng)用、兩級或多級直接復(fù)合功能耐火材料等。這些耐火材料新技術(shù)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(xué)技術(shù)的進步,將會不斷發(fā)展并有所創(chuàng)新。
三、生產(chǎn)過程的微機化
目前,計算機技術(shù)已在耐火材料工業(yè)的原料開采、原料生產(chǎn)、耐火材料外形和組成設(shè)計及配料、耐火材料燒成、性能檢測、耐火材料內(nèi)襯砌筑圖設(shè)計及施工、生產(chǎn)管理等方面得到了應(yīng)用,并取得了很好的效果。
在耐火原料的開采中,主要應(yīng)用計算機進行自動化分析、統(tǒng)計,并根據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果將礦石進行調(diào)配與均化,以保證出礦原料成分及性能波動在允許范圍內(nèi),達到充分利用礦山資源的目的。
在原料煅燒中應(yīng)用計算機,要求計算機根據(jù)不同原料的化學(xué)成分及粒度的波動情況,及時調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù),尤其是熱工參數(shù),以達到不同原料、不同成分與不同生產(chǎn)工藝參數(shù)之間的最佳配合,最終生產(chǎn)出高質(zhì)量的耐火原料。
耐火制品的外形設(shè)計需要考慮很多因素,首先足使用要求,應(yīng)能滿足不同窯爐的內(nèi)料形狀要求及砌筑要求,同時還應(yīng)考慮成型時的要求等。利用計算機進行外形設(shè)計,就是將實驗和實際測試的各種參數(shù)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(shù),即作為耐火制品的外形參數(shù)。組成設(shè)計也是采用類似的原理,在充分考慮各種因素的基礎(chǔ)上,通過計算機得出最佳的組成。而計算機在配料中的應(yīng)用則主要是為了產(chǎn)品的組成始終保持在最佳范圍,通過計算機隨時調(diào)整產(chǎn)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(fēng)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(diào)整,確保熱工制度的實現(xiàn)。