泡沫陶瓷：帶來工業(yè)窯爐爐膛變革的“神奇材料”

在追求高質(zhì)量發(fā)展與“降本增效”目標(biāo)的當(dāng)今時(shí)代，傳統(tǒng)工業(yè)窯爐爐膛材料的耐溫差、能耗高、壽命短等問題亟待解決。近期，一種名為“泡沫陶瓷”的創(chuàng)新材料因其良好的耐高溫隔熱性能，正受到陶瓷、耐材、單晶、玻璃、冶金等行業(yè)的關(guān)注，成為推動(dòng)高溫窯爐熱工裝備升級(jí)換代的關(guān)鍵技術(shù)。
       這種材料并非傳統(tǒng)的致密耐火磚或輕質(zhì)纖維板，而是一種內(nèi)部充滿無數(shù)微納米級(jí)閉氣孔、具有三維均勻分散泡沫化結(jié)構(gòu)的多孔陶瓷隔熱耐火材料。正是這種獨(dú)特結(jié)構(gòu)，賦予了它四大主要優(yōu)勢(shì)，帶來了重要的改變。
       首先，是它具備輕質(zhì)強(qiáng)度高和優(yōu)良的隔熱性能。由于其內(nèi)部蘊(yùn)含大量微納米級(jí)氣孔，氣孔率高達(dá)85~90%，泡沫陶瓷新材料的體積密度只為0.4~0.6g/cm3，但因?yàn)槠浔倔w結(jié)構(gòu)框架是高溫?zé)Y(jié)后的陶瓷屬性，因此既輕質(zhì)、又強(qiáng)度高（密度0.6的泡沫陶瓷室溫抗壓強(qiáng)度~6MPa）；同時(shí)，靜止在微納米氣孔中的空氣是極好的隔熱介質(zhì)，使得泡沫陶瓷新材料具備良好的隔熱性能和較低的導(dǎo)熱系數(shù)（平均350℃時(shí)只為0.20~0.3W/m?K），作為爐膛材料使用時(shí)，達(dá)到同樣的隔熱效果，需要的泡沫陶瓷厚度比傳統(tǒng)重質(zhì)耐火磚厚度要薄很多，加上其輕質(zhì)、密度小的因素，泡沫陶瓷爐膛的整體重量只為傳統(tǒng)重質(zhì)耐火磚的幾分之一。輕質(zhì)化、隔熱好、蓄熱少的爐膛，能大幅減輕窯爐加熱負(fù)荷，有效減少爐壁散熱損失，明顯降低設(shè)備綜合能耗，并可有效縮短窯爐升降溫時(shí)間，提升窯爐運(yùn)轉(zhuǎn)頻次和煅燒效率。
       其次，是它具備比進(jìn)口纖維板更為優(yōu)異的耐高溫性能。傳統(tǒng)的氧化鋁晶體纖維板，雖然輕質(zhì)節(jié)能，但耐高溫性能差強(qiáng)人意。國(guó)產(chǎn)的氧化鋁晶體纖維板，長(zhǎng)期使用溫度最高只為1600℃左右，即使日本、德國(guó)、美國(guó)進(jìn)口的氧化鋁晶體纖維板，長(zhǎng)期使用溫度最高也只為1700℃左右。無論是進(jìn)口還是國(guó)產(chǎn)纖維板，在其極限使用溫度保溫加熱后，幾乎均會(huì)出現(xiàn)不同程度的收縮，即纖維板的永久加熱線變化指標(biāo)為負(fù)值。而泡沫陶瓷的永久加熱線變化特性截然相反，得益于其獨(dú)特的配方和純凈的成分，雜質(zhì)含量極少，泡沫陶瓷新材料的長(zhǎng)期使用溫度最高可達(dá)1750℃以上，短期最高可達(dá)1800℃，在1750℃長(zhǎng)時(shí)間加熱保溫，泡沫陶瓷的永久加熱線變化指標(biāo)表現(xiàn)為略膨脹（+1.0%左右），而不是收縮。因此，泡沫陶瓷新材料具有比氧化鋁晶體纖維板更好的耐高溫性能和更高的長(zhǎng)期使用溫度，從而使得高溫窯爐特別是大型升降式、臺(tái)車式高溫電爐的煅燒溫度可以獲得大幅度提升，助力先進(jìn)陶瓷的高溫?zé)Y(jié)。
       第三，是它具備比纖維板更好的耐腐蝕性和更長(zhǎng)的使用壽命。高溫窯爐是使用過程中，由于所燒結(jié)的產(chǎn)品（如99氧化鋁陶瓷、氧化鋯水口滑板等陶瓷和耐火材料）或多或少的含有氧化鈉等雜質(zhì)，在高溫下氧化鈉等雜質(zhì)會(huì)從煅燒產(chǎn)品中揮發(fā)出來形成彌漫蒸氣，侵蝕污染爐膛材料。氧化鋁晶體纖維板是一種由短切纖維經(jīng)真空吸濾或自然沉積成型的纖維交叉咬合的多孔結(jié)構(gòu)，纖維和纖維之間的孔隙在微觀上是相互連通的，因此在遭受污染時(shí)，氧化鈉等雜質(zhì)分子可以穿透纖維板表層，直達(dá)內(nèi)部，造成纖維板整體熔融，導(dǎo)致爐膛出現(xiàn)嚴(yán)重收縮、開裂、彎曲、變形、坍塌等問題，而無法繼續(xù)使用。而泡沫陶瓷的微觀結(jié)構(gòu)與纖維板明顯不同，雖然其結(jié)構(gòu)中含有大量微氣孔，但大多數(shù)孔隙被固體壁面分隔，基體基本可以看作是連續(xù)的陶瓷結(jié)構(gòu)，可以將氧化鈉等雜質(zhì)分子阻擋在材料表面，難以向內(nèi)部侵蝕，而且材料預(yù)先經(jīng)過了高溫?zé)Y(jié)處理，晶粒發(fā)育完善，反應(yīng)活性低，抵抗氧化鈉等雜質(zhì)的侵蝕能力要強(qiáng)一些。泡沫陶瓷所擁有的優(yōu)于纖維板的耐高溫性和耐腐蝕性，使其具有更長(zhǎng)的使用壽命。實(shí)踐證明，同等使用工況下，泡沫陶瓷爐膛的使用壽命是纖維板爐膛的數(shù)倍。
       第四，是它具備不掉渣、無污染的特性。纖維板因其結(jié)構(gòu)特性，即纖維和纖維相互之間靠沉積力交叉咬合，結(jié)合強(qiáng)度較低，因此在使用中極易出現(xiàn)掉渣問題，污染煅燒產(chǎn)品。而泡沫陶瓷盡管輕質(zhì)多孔，但其本質(zhì)是一種高溫?zé)Y(jié)的陶瓷材料，其結(jié)構(gòu)中基體顆粒相互燒結(jié)成一體，結(jié)合力強(qiáng)，在使用中不容易出現(xiàn)掉渣、污染產(chǎn)品的問題。這一特性對(duì)于需要超潔凈爐膛煅燒怕污染產(chǎn)品的用戶至關(guān)重要。
       作為這一創(chuàng)新技術(shù)的深耕者，江蘇和騰熱工裝備科技有限公司已將泡沫陶瓷爐膛材料作為其主營(yíng)產(chǎn)品之一。公司依托強(qiáng)大的研發(fā)與生產(chǎn)能力，針對(duì)不同行業(yè)、不同工況的需求，開發(fā)出了一系列高性能的泡沫陶瓷爐膛材料，并提出了更優(yōu)化的爐膛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，幫助客戶在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，通過降低煅燒成本、提升產(chǎn)品品質(zhì)和實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)，構(gòu)建起主要優(yōu)勢(shì)。
       泡沫陶瓷爐膛材料的推廣應(yīng)用，契合了當(dāng)前制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求。從陶瓷耐材燒結(jié)到單晶生長(zhǎng)退火，從特種玻璃熔融到貴金屬冶煉煅燒，其應(yīng)用前景極為廣闊。隨著像江蘇和騰熱工這樣的企業(yè)持續(xù)推動(dòng)技術(shù)迭代與應(yīng)用拓展，這塊神奇的“泡沫陶瓷”正在成為驅(qū)動(dòng)工業(yè)窯爐邁向“更高溫、長(zhǎng)壽命、輕量化、低耗能”未來的強(qiáng)大引擎。