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耐火纤维的分类及使用温度
作者:admin  发布时间:2019-08-17 01:56:04  点击率:543
耐火纤维按微观结构可分为非晶质和多晶质两类:

非晶质耐火纤维为Al2O3含量在45%~60%的硅酸铝系纤维。由高温溶液在纤维化过程中骤冷制得,呈非晶质的玻璃态结构。用天然原料(高岭土或耐火粘土)制成的纤维称为普通硅酸铝耐火纤维;用纯氧化铝和氧化硅作原料制成的纤维称为高纯硅酸铝耐火纤维;加入约5%氧化铬的称为含铬硅酸铝纤维;Al2O3含量60%左右的称为高铝纤维。

硅酸铝质耐火纤维用杂质含量较低的粘土熟料(焦宝石)作为原料,经1800~2000℃高温熔融、喷吹或甩丝成纤,纤维中Al2O3含量45%左右,长期使用温度不超过1000℃。
 
高纯硅酸铝耐火纤维采用工业氧化铝和高纯硅石砂或石英砂作原料,亦可加入少量B2O3,或ZrO2等作为添加剂,经配料混合、熔融喷吹或甩丝成纤,制成的纤维含Al2O350%左右,Al2O3+SiO2> 99%,最高使用温度1260℃,长期使用温度约1100℃。
 
含铬硅酸铝耐火纤维以工业氧化铝、硅石粉和氧化铬为原料,按照硅石粉40%~60%、工业氧化铝40%~55%,氧化铬3%~6%配料,经熔融喷吹或甩丝成纤,最高使用温度1400℃,长期使用温度1150~1200℃。
 
高铝耐火纤维以工业氧化铝和高纯硅石作为主要原料,配合料经熔融喷吹或甩丝成纤,得到氧化铝含量58%以上的高纯度玻璃态硅酸铝耐火纤维。最高使用温度1400℃,长期使用温度为1200℃。
 
莫来石质耐火纤维用氯化铝、金属铝粉、硅溶胶、冰乙酸及各种有机添加剂作原料,经制胶、纤维化、热处理等工艺过程,制得Al2O372%~80%的多晶纤维,其主成分为莫来石,使用温度1300~1500℃。
 
氧化铝耐火纤维用氯化铝、金属铝粉、硅溶胶、冰乙酸和各种有机添加剂作原料,经制胶,纤维化,热处理等工艺过程,制得Al2O395%左右、SiO2约5%的多晶纤维,其主要矿物成分为θ-Al2O3或α-Al2O3,使用温度1400~1600℃。
 
氧化锆耐火纤维用醋酸锆、氧氯化锆及YCl3、MgCl2、CaCl2等作原料,经制胶、纤维化、热处理等工艺过程,制得主成分为ZrO2(含稳定剂)大于98%的耐火纤维,使用温度1600℃。
 
西欧的一些国家,通常按耐火纤维的最高允许使用温度进行分类,其方法是把耐火纤维样品加热保温24h,其线收缩接近并小于2.5%时的温度作为分类温度。实际允许最高长期使用温度要比分类温度低,在氧化气氛下允许最高长期使用温度应比分类温度低100~150℃,在还原气氛下应低200~250℃,在真空气氛下应低400~450℃。

多晶质耐火纤维主要是Al2O3含量在70%左右莫来石质纤维、Al2O3含量在95%左右的氧化铝纤维和氧化锆纤维。这类纤维是微晶结构,晶粒孔在几十mm的居多。多晶质耐火纤维的制造方法有胶体法和先驱体法。

多晶质耐火纤维最常用的生产方法是胶体法。基本工艺过程包括:胶体制备、胶体纤维化和热处理3个阶段。
 
(1)胶体制备
把金属铝粉按一定的比例溶解到氯化铝水溶液中制成透明的溶液,获得的溶液叫母液,制取母液的过程叫溶铝。溶铝过程分为初期的大量铝粉溶解的剧烈过程和后期的残余铝粉加热溶解的缓慢过程两个阶段。当溶液被加热到40~50℃就开始发生溶铝反应,同时放出大量热量,并使溶液温度升高。若不控制溶液温度,会导致物料喷冒。随着反应进行,铝粉逐渐被消耗,溶铝过程由剧烈变缓慢,溶液出现降温趋势,需要外加热源加热,使溶液维持100~110℃以利于残余铝粉溶解完全。反应结束,放出溶液,经过滤除去杂质,就得到母液。将母液按比例配入硅溶胶,进行搅拌浓缩,当浓缩液的密度达到1.30~1.48g/cm时,可加入冰乙酸及其他有机添加剂,再搅拌10~30min,就制成了胶体。
 
(2)胶体纤维化
把胶体加到甩丝盘上,在离心力的作用下,通过甩丝盘侧壁上的小孔,高速离开甩丝盘成细流股,并继续被气流拉伸成纤维坯体。这就完成了胶体的纤维化过程。胶体适合成纤时的粘度为5~20Pa·s,甩丝盘线速度为1850~2200m/min,成纤环境温度25~45℃,相对湿度小于40%,坯体平均直径6~7mm。
 
(3)热处理
纤维坯体经过热处理形成多晶结构。热处理过程分3个阶段,即干燥、分解和烧成。干燥过程主要是纤维坯体残存的溶剂和部分冰乙酸排除,在200℃以下完成。在分解阶段,脱去化学结合水和冰乙酸,并使氯化铝经分解形成氧化铝。纤维坯体的凝胶结构完全被破坏而形成具有一定强度的多孔无定形氧化铝纤维结构。分解过程在200~700℃完成。烧成阶段,多孔无定形氧化铝向晶型转化,在1150℃左右开始析出莫来石结晶相,随着温度升高和保温时间延长,晶体长大。好的纤维应具有微晶结构,晶粒大小在5~50nm,热处理温度为1200~1350℃。
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