耐火纤维又称陶瓷纤维,是一种人造无机非金属纤维材料,它是以Al2O3和SiO2为主要成分组成的玻璃相或结晶相二元化合物。把耐火纤维作为工业炉的热面材料或隔热材料,一般可以节能15%-30%。耐火纤维的主要特性是耐高温、热导率小、化学稳定性好,而且还具有良好的热震稳定性和抗振性。耐火纤维的缺点是:强度低,易受机械碰撞、气流冲刷、物料摩擦作用而损坏;当与熔渣、熔液直接接触时,易受侵入而丧失隔热功能。此外在高温长期使用所产生的物理化学变化(如非晶质纤维结晶化和多晶纤维的晶体长大等)会导致制品的损坏。因此,耐火纤维制品不能铺砌炉底,不能承受负载,不能用于气流速度过高、与熔渣液直接接触或受机械碰撞作用的部位以及不宜用作以氢气为保护气氛的热处理炉炉衬。所以,在选用耐火纤维时必须注意下列事项:
1.耐火纤维的高温结晶化。氧化铝的质量分数为50%的耐火纤维是标准的硅酸铝耐火纤维,其最高使用温度为1260℃。这种纤维在冷的状态时呈非晶体状态,柔性很好。但经过长期高温使用后,纤维发生结晶化,变脆、收缩,而且体积密度增大。温度越高结晶化越严重,过于严重时纤维粉化。
2.热载荷下耐火纤维的收缩。通℃常耐火纤维产品说明书上,只给出无热载荷或热载荷短时加热的收缩率。例如,在1200℃高温加热4-6h,收缩率一般≤4%。但是,在热载荷下,耐火纤维的收缩率远超过此值。选用耐火纤维时,既要考虑工作温度,也应考虑热载荷条件。因此,耐火纤维的安全使用温度应低于标称的最高工作温度。
3.耐火纤维的抗风蚀性。耐火纤维作内衬使用时,还要能经受炉内气流的冲刷,应具有足够的抗风蚀性。对于火焰速度较低的普通烧嘴,各种制品均可使用,采用高速烧嘴时需考虑风速因素。
4.耐火纤维层的粘结强度。耐火纤维往往和耐火粘土砖、轻质耐火砖以及其他隔热材料组合成具有一定抗压强度的整体炉衬。因此,必须使用耐火纤维增强涂料,以提高其本身强度,并用适当的高温粘结剂与其他筑炉材料粘结。
5.火焰对耐火纤维的影响。耐火纤维作燃料炉炉衬时,应注意火焰喷射的长度和角度,火焰不应直接喷射到耐火纤维炉衬上。