陶瓷輥道窯是近年廣泛用千煅燒建筑陶瓷并也開始用于煅燒日用瓷的新型高效節(jié)能窯爐。我國(guó)許多建筑陶瓷產(chǎn)區(qū)都引進(jìn)了這種窯爐。該窯燒成帶用的耐火隔熱磚是窯爐的關(guān)鍵爐材。因?yàn)樗苯优c火焰接觸，所以應(yīng)具有良好的耐熱沖擊性、高溫體積穩(wěn)定性、高溫荷重轉(zhuǎn)化溫度、低導(dǎo)熱性和隔熱性。因此生產(chǎn)出了一種新型抗熱震隔熱磚。
原料組成和結(jié)構(gòu)
選用工業(yè)氧化鋁和蘇州土為主要原料，少量加入唐山紫木節(jié)和藍(lán)晶石。原料的化學(xué)組成見表1。
表1 原料的化學(xué)組成
提高紫木節(jié)的加入量會(huì)使熱震穩(wěn)定性降低。工業(yè)氧化鋁為白色松散的粉末顆粒，由許多0.1微米粒徑的γ-A1203晶體組成，平均粒徑為40~70微米，呈立方結(jié)構(gòu)，在1050~1500℃不可逆轉(zhuǎn)化為a-Al203，同時(shí)伴有體積收縮。
蘇州土是白色輕質(zhì)粘土，第一次莫來(lái)石化在1300~1500℃，而實(shí)際生成量?jī)H為理論生成量的90%。從蘇州土分解出的Si02與α-A1203在1300~1350℃左右生成二次莫來(lái)石，并伴有體積膨脹。
藍(lán)晶石含62.92%A1203和37.08%SiO2，其化學(xué)式為Al203·Si02。在加熱過(guò)程中，它不可逆轉(zhuǎn)化為莫來(lái)石和Si02混合物，并伴有體積膨脹，其轉(zhuǎn)化率在79%左右。藍(lán)晶石的轉(zhuǎn)化溫度為1100〜1410℃。
通過(guò)以上分析可知，在燒結(jié)過(guò)程中因相變產(chǎn)生的體積收縮和膨脹基本相抵，而且在制定的燒成溫度下可以完成莫來(lái)石化過(guò)程。原料中一定量的雜質(zhì)也會(huì)促進(jìn)莫來(lái)石的生成。
生產(chǎn)工藝
生產(chǎn)工藝流程
生產(chǎn)工藝流程見下圖。
配料
先加入聚苯乙烯球及粘土，攪拌均勻后再加入工業(yè)氧化鋁和藍(lán)晶石粉。先攪拌3分鐘，再徐徐加水?dāng)嚢?最佳加水量為28%~30%)，待泥料成為均勻的可塑料后即可成形磚坯。
成形
借助鋼模用可塑成形法成形磚坯，比澆注成形減少了成形水分，縮短了烘干時(shí)間。另外，用可塑法成形的磚坯尺寸容易控制，從而減少了制品的整形磨量。
燒成
采用倒焰窯燒成，燒成溫度為1400~1410℃，保溫4~6小時(shí)，以確保制品在燒成過(guò)程中莫來(lái)石化。
機(jī)械加工
根據(jù)用戶需求，對(duì)燒成制品進(jìn)行切割、磨削，制成標(biāo)、普、異、特各種產(chǎn)品。
經(jīng)顯微鏡觀察，抗熱震耐火隔熱磚的主晶相為莫來(lái)石，大多是隱晶質(zhì)無(wú)定塑結(jié)構(gòu)的微細(xì)松散球粒。球粒間已燒結(jié)，有少量柱狀莫來(lái)石晶粒。次晶相為剛玉，呈柱狀。玻璃相分散在晶粒間界，數(shù)量較少。組織結(jié)構(gòu)：晶粒表面有一薄致密層，粒間已燒結(jié)，相互橋接，而聚苯乙烯球燒失，形成孔穴，從而構(gòu)成多孔結(jié)構(gòu)，氣孔率大于60%。由于空氣的熱傳導(dǎo)系數(shù)低，因此該磚具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)和優(yōu)良的隔熱性能。
主晶相莫來(lái)石的熔點(diǎn)為1850℃，次晶相剛玉的熔點(diǎn)為2050℃，而且莫來(lái)石直接結(jié)合形成堅(jiān)強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)骨架。這種高熔點(diǎn)及堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)骨架使制品在高溫下具有體積穩(wěn)定性、抗熱震性和高溫強(qiáng)度。使用實(shí)踐也證明，不僅其工作壽命可與進(jìn)口產(chǎn)品想媲美，而且價(jià)格還占有明顯優(yōu)勢(shì)。
以國(guó)內(nèi)原料為基礎(chǔ)，應(yīng)用有機(jī)物燒失法和可塑成型法生產(chǎn)的抗熱震耐火隔熱磚具有優(yōu)良的抗震穩(wěn)定性、隔熱性和高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，是一種優(yōu)質(zhì)高效節(jié)能新產(chǎn)品，完全可替代進(jìn)口產(chǎn)品。該產(chǎn)品完全適合陶瓷輥道窯的工作條件，也可用于陶瓷梭式窯等其它窯爐中。