保溫材料：輕質(zhì)保溫磚影響性能因素及保溫作用

TOP耐火材料窯爐應(yīng)用技術(shù)頻道開(kāi)講啦，今天給大家分享的是關(guān)于輕質(zhì)保溫磚的相關(guān)知識(shí)。

輕質(zhì)粘土保溫磚具有很強(qiáng)的性能，但如果應(yīng)用不合理，無(wú)論產(chǎn)品質(zhì)量有多好。那么，如何使輕質(zhì)粘土磚在工業(yè)窯爐工作中發(fā)揮理想的保溫效果呢。輕質(zhì)粘土磚是一種鋁含量為30%-46%的輕質(zhì)耐火產(chǎn)品。以粘土熟料或輕質(zhì)熟料為主要原料，通常采用可燃材料法生產(chǎn)，也可采用化學(xué)法或泡沫法形成多孔結(jié)構(gòu)。配料與水混合制成可塑泥或泥漿，擠壓或澆注，干燥后1250-1350℃氧化氣氛燒成。常用的輕質(zhì)粘土磚體積密度為0.75-1.2g/cm現(xiàn)實(shí)中使用比例為13.0的較多。
輕質(zhì)粘土磚以其良好的性能和低廉的價(jià)格贏得了大多數(shù)工業(yè)爐廠家的青睞。只要是不直接接觸火焰所需的保溫，基本都是用輕質(zhì)粘土磚代替的。那么輕質(zhì)粘土磚有哪些優(yōu)缺點(diǎn)呢？工業(yè)窯砌體蓄熱損失和爐體表面散熱損失一般占燃料消耗的24~45%左右.采用導(dǎo)熱率低、熱容量小的輕質(zhì)磚作為爐體結(jié)構(gòu)材料，可節(jié)省燃料消耗；同時(shí)，由于窯可以快速加熱冷卻，可以提高設(shè)備生產(chǎn)效率；還可以減輕爐體重量，簡(jiǎn)化窯體結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低環(huán)境溫度，改善勞動(dòng)條件。但輕質(zhì)耐火磚孔隙率大，組織松散，不能用于直接接觸渣和液態(tài)金屬；機(jī)械強(qiáng)度低，不能用于承重結(jié)構(gòu)；耐磨性差，不適合與爐材接觸，磨損嚴(yán)重。輕質(zhì)粘土磚只有在其允許的最高承載溫度范圍內(nèi)才能發(fā)揮最強(qiáng)的隔熱效果。在窯中，一般襯里部分經(jīng)常與火焰和爐渣直接接觸，只適用于重磚。輕質(zhì)粘土磚主要用于熱設(shè)備和工業(yè)窯的保溫層，可用于無(wú)強(qiáng)高溫熔化物料侵蝕和沖刷的部位。一些與火焰直接接觸的表面涂有耐火涂層，以減少爐渣侵蝕和爐氣煙塵沖刷，減少損壞。當(dāng)然，在非熔煉爐中，它不會(huì)與火焰接觸。在溫度上限低于輕質(zhì)粘土磚的窯爐中，可以用輕質(zhì)粘土磚砌筑。
影響輕質(zhì)保溫磚性能的因素由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣，影響其隔熱效果的因素很多。而且各種因素相互影響，相互關(guān)聯(lián)，難以準(zhǔn)確分析研究。但在影響因素較多的情況下，輕質(zhì)保溫磚的材料組成和結(jié)構(gòu)、孔隙率和孔隙特性、體積密度和溫度是主要因素。（1）影響輕質(zhì)隔熱磚導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素是材料的組成和結(jié)構(gòu)材料的化學(xué)礦物組成和結(jié)晶結(jié)構(gòu)。輕質(zhì)隔熱磚的晶體結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，導(dǎo)熱系數(shù)越小。材料的固相可簡(jiǎn)單分為結(jié)晶相和玻璃相。當(dāng)原子（離子）由于振動(dòng)和相互碰撞，將動(dòng)能從高動(dòng)能的原子（離子）傳遞給低動(dòng)能的其他原子（離子），玻璃相中的原子（離子）無(wú)序排列時(shí)，運(yùn)動(dòng)時(shí)遇到的阻力高于有序排列的結(jié)晶。因此，玻璃相的導(dǎo)熱系數(shù)低于結(jié)晶相。但當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，玻璃相的粘度降低，原子（離子）的運(yùn)動(dòng)阻力降低，玻璃相的導(dǎo)熱系數(shù)也增加。相反，當(dāng)溫度升高時(shí)，原子（離子）的動(dòng)能增加，振動(dòng)增加，導(dǎo)致自由程縮短，導(dǎo)熱系數(shù)降低。在輕質(zhì)保溫磚的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，固相被許多不同尺寸的孔隔開(kāi)，不能形成連續(xù)的固相傳熱。氣相傳熱取代了大多數(shù)固相傳熱，因此導(dǎo)熱系數(shù)很低。（2）耐火材料的孔隙率與導(dǎo)熱系數(shù)成反比。隨著孔隙率的增加，導(dǎo)熱系數(shù)急劇上升。此時(shí)，輕質(zhì)隔熱磚尤為突出。但對(duì)于相同的孔隙率，孔隙尺寸越小，分布越均勻，導(dǎo)熱系數(shù)越小。當(dāng)孔尺寸小到一定程度時(shí)，孔內(nèi)的空氣完全被孔壁吸附，使孔內(nèi)接近真空狀態(tài)，最大限度地降低導(dǎo)熱系數(shù)。當(dāng)孔尺寸增加到一定程度時(shí)，孔內(nèi)壁之間的熱輻射和孔內(nèi)空氣的對(duì)流換熱增加，導(dǎo)熱系數(shù)增加。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，小孔熱輻射很小，孔很大，特別是沿射流方向的長(zhǎng)孔，可以提高熱輻射的效率，有時(shí)甚至孔產(chǎn)品的導(dǎo)熱比致密產(chǎn)品大。閉口氣孔的導(dǎo)熱系數(shù)低于開(kāi)口氣孔。（3）體積密度輕質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)與體積密度呈線性關(guān)系，即導(dǎo)熱系數(shù)隨體積密度的增加而增加。體積密度的大小直接反映了輕質(zhì)隔熱磚內(nèi)部的孔隙率。體積密度小，說(shuō)明產(chǎn)品內(nèi)部孔隙多，固體顆粒之間的接觸點(diǎn)減少，熱量的固相傳導(dǎo)率降低，導(dǎo)熱系數(shù)降低。
（4）輕質(zhì)保溫磚的導(dǎo)熱系數(shù)與溫度呈線性關(guān)系，即導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高而增加。但與致密耐火材料相比，輕質(zhì)隔熱磚的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的增加要小得多。這是因?yàn)橹旅苣突鸩牧现饕枪滔鄠鳠幔?dāng)溫度升高時(shí)，產(chǎn)品中分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，提高了導(dǎo)熱系數(shù)。在輕質(zhì)保溫磚中，其組織結(jié)構(gòu)多為氣相結(jié)構(gòu)(65~78%)，溫度升高時(shí)氣相導(dǎo)熱系數(shù)的變化總是小于固相。