隔熱材料(亦稱(chēng)絕熱材料)是指對熱流具有顯著(zhù)阻抗性的材料或材料復合體隔熱耐火材料的氣孔率一般都在45%以上,體積密度低(不高于1.5g/cm3)、熱導率低(≤1.0w/m-1k-1)的材料。隔熱材料種類(lèi)繁多,一般可按材質(zhì)、使用溫度、形態(tài)和結構來(lái)分類(lèi)。
(1)按其內部的組織構造可以分為三類(lèi):
一是多孔質(zhì)顆粒類(lèi),較為常見(jiàn)的有膨脹蛭石和膨脹珍珠巖等;二是多孔纖維質(zhì):常見(jiàn)的有超細玻璃棉、石棉和礦巖棉等。這類(lèi)材料的耐熱性能好且熱導系數低,通常是由無(wú)機纖維制成的單一或幾種復合而成的纖維布或氈,具有熱導率低、耐溫性能好的特點(diǎn)。但玻璃棉和礦棉試樣在應用時(shí)易吸水,并且在空氣中產(chǎn)生纖維塵埃,對人體健康有害,嚴重阻礙了它們的推廣和應用。在上世紀80年代,纖維質(zhì)隔熱材料在市場(chǎng)上占有份額較大,由于其優(yōu)異的隔熱和防火性能,主要應用于建筑物的墻體保溫。由于無(wú)機纖維有許多突出的優(yōu)點(diǎn),如質(zhì)輕,低熱導和高熱容,近年來(lái),在各類(lèi)先進(jìn)武器的熱防護工程中被廣泛應用。目前能批量生產(chǎn)的無(wú)機纖維有硅酸鋁纖維、玻璃纖維、石英纖維、氧化鋯纖維,碳纖維和碳化硅纖維等。三是發(fā)泡類(lèi):包括無(wú)機類(lèi),有機類(lèi)和有機-無(wú)機混合類(lèi)三種類(lèi)型。常見(jiàn)的無(wú)機類(lèi)有泡沫玻璃和水泥等。在上世紀80年代,由于硅酸鈣試樣具有體積密度小,熱導率低,耐火度高和力學(xué)性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn),在硬質(zhì)塊狀材料中是公認的綜合性能最好的隔熱材料。但到了20世紀90年代,由于其試樣中含有石棉,逐漸被紙漿纖維替代。但紙漿纖維不耐高溫,使其高溫應用受到顯著(zhù)影響。有機類(lèi)有酚醛泡沫、聚乙烯泡沫和聚氨脂泡沫等;這類(lèi)泡沫型隔熱材料體積密度低,低熱導率和耐水,在保溫領(lǐng)域中得到廣泛應用。
(2)按使用溫度分為低溫隔熱材料和高溫隔熱材料。
低溫隔熱材料的使用溫度范圍為600~900℃;中溫隔熱材料的使用溫度范圍為900~1200℃為;高溫隔熱材料的使用溫度一般高于1200℃。
(3))按體積密度可分為超輕質(zhì)和輕質(zhì)磚。
體積密度在0.4~1.3g/cm3的輕質(zhì)磚;超輕質(zhì)磚的體積密度低于0.4g/cm3.
(4)按制品形狀分類(lèi)。
一種是定型的輕質(zhì)耐火磚,包括粘土磚、硅質(zhì)、高鋁質(zhì)以及某些純氧化物輕質(zhì)磚等;另一種是不定形輕質(zhì)耐火材料,如輕質(zhì)耐火混凝土等。
(5)按原料可分為氧化鋁質(zhì)、高鋁質(zhì)、硅質(zhì)和鎂質(zhì)等隔熱耐火材料。
不同材質(zhì)的隔熱耐火材料有不同的使用溫度及相關(guān)性能特點(diǎn)。
(6))按材質(zhì)可分為有機隔熱材料、無(wú)機隔熱材料和金屬隔熱材料三類(lèi)。
工業(yè)窯爐中爐體表面散熱損失和砌體蓄熱損失,一般為燃料消耗的24~45%左右。當爐體的結構材料采用熱容低、熱導系數小的輕質(zhì)磚時(shí),可大大減小燃料消耗;同時(shí),由于窯爐可以快速升溫和冷卻,能提高設備生產(chǎn)效率;還能減輕爐體重量,簡(jiǎn)化爐體構造,提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低環(huán)境溫度,改善勞動(dòng)條件。
輕質(zhì)耐火材料組織結構疏松,材料內氣孔率較大,有抗渣性能較差的缺點(diǎn),熔渣能很快的侵入到磚體氣孔內,使之碎裂,不能在直接接觸液態(tài)金屬和熔渣的部位使用;同時(shí)由于其耐磨性能差,力學(xué)強度低,熱穩定性不好,不能用作承重結構,也不宜用于與爐料接觸、易于磨損的部。
由于輕質(zhì)耐火材料存在上述缺點(diǎn),因此在工業(yè)窯爐中輕質(zhì)耐火材料一般不用于同爐料接觸的爐膛部位、有爐渣以及流速大的熱氣流中和機械振動(dòng)大的部位。輕質(zhì)耐火材料多被用做窯爐的隔熱層或保溫層。目前常用的輕質(zhì)耐火材料制品主要有氧化鋯空心球、氧化鋁空心球、輕質(zhì)莫來(lái)石磚、輕質(zhì)高鋁磚、輕質(zhì)粘土磚和耐火纖維等目前常用的輕質(zhì)隔熱材料。
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