保温材料：轻质保温砖影响性能因素及保温作用

TOP耐火材料窑炉应用技术频道开讲啦，今天给大家分享的是关于轻质保温砖的相关知识。

轻质粘土保温砖具有很强的性能，但如果应用不合理，无论产品质量有多好。那么，如何使轻质粘土砖在工业窑炉工作中发挥理想的保温效果呢。轻质粘土砖是一种铝含量为30%-46%的轻质耐火产品。以粘土熟料或轻质熟料为主要原料，通常采用可燃材料法生产，也可采用化学法或泡沫法形成多孔结构。配料与水混合制成可塑泥或泥浆，挤压或浇注，干燥后1250-1350℃氧化气氛烧成。常用的轻质粘土砖体积密度为0.75-1.2g/cm现实中使用比例为13.0的较多。
轻质粘土砖以其良好的性能和低廉的价格赢得了大多数工业炉厂家的青睐。只要是不直接接触火焰所需的保温，基本都是用轻质粘土砖代替的。那么轻质粘土砖有哪些优缺点呢？工业窑砌体蓄热损失和炉体表面散热损失一般占燃料消耗的24~45%左右.采用导热率低、热容量小的轻质砖作为炉体结构材料，可节省燃料消耗；同时，由于窑可以快速加热冷却，可以提高设备生产效率；还可以减轻炉体重量，简化窑体结构，提高产品质量，降低环境温度，改善劳动条件。但轻质耐火砖孔隙率大，组织松散，不能用于直接接触渣和液态金属；机械强度低，不能用于承重结构；耐磨性差，不适合与炉材接触，磨损严重。轻质粘土砖只有在其允许的最高承载温度范围内才能发挥最强的隔热效果。在窑中，一般衬里部分经常与火焰和炉渣直接接触，只适用于重砖。轻质粘土砖主要用于热设备和工业窑的保温层，可用于无强高温熔化物料侵蚀和冲刷的部位。一些与火焰直接接触的表面涂有耐火涂层，以减少炉渣侵蚀和炉气烟尘冲刷，减少损坏。当然，在非熔炼炉中，它不会与火焰接触。在温度上限低于轻质粘土砖的窑炉中，可以用轻质粘土砖砌筑。
影响轻质保温砖性能的因素由于结构复杂，工作环境恶劣，影响其隔热效果的因素很多。而且各种因素相互影响，相互关联，难以准确分析研究。但在影响因素较多的情况下，轻质保温砖的材料组成和结构、孔隙率和孔隙特性、体积密度和温度是主要因素。（1）影响轻质隔热砖导热系数的主要因素是材料的组成和结构材料的化学矿物组成和结晶结构。轻质隔热砖的晶体结构越复杂，导热系数越小。材料的固相可简单分为结晶相和玻璃相。当原子（离子）由于振动和相互碰撞，将动能从高动能的原子（离子）传递给低动能的其他原子（离子），玻璃相中的原子（离子）无序排列时，运动时遇到的阻力高于有序排列的结晶。因此，玻璃相的导热系数低于结晶相。但当温度升高到一定程度时，玻璃相的粘度降低，原子（离子）的运动阻力降低，玻璃相的导热系数也增加。相反，当温度升高时，原子（离子）的动能增加，振动增加，导致自由程缩短，导热系数降低。在轻质保温砖的内部结构中，固相被许多不同尺寸的孔隔开，不能形成连续的固相传热。气相传热取代了大多数固相传热，因此导热系数很低。（2）耐火材料的孔隙率与导热系数成反比。随着孔隙率的增加，导热系数急剧上升。此时，轻质隔热砖尤为突出。但对于相同的孔隙率，孔隙尺寸越小，分布越均匀，导热系数越小。当孔尺寸小到一定程度时，孔内的空气完全被孔壁吸附，使孔内接近真空状态，最大限度地降低导热系数。当孔尺寸增加到一定程度时，孔内壁之间的热辐射和孔内空气的对流换热增加，导热系数增加。根据相关文献，小孔热辐射很小，孔很大，特别是沿射流方向的长孔，可以提高热辐射的效率，有时甚至孔产品的导热比致密产品大。闭口气孔的导热系数低于开口气孔。（3）体积密度轻质导热系数与体积密度呈线性关系，即导热系数随体积密度的增加而增加。体积密度的大小直接反映了轻质隔热砖内部的孔隙率。体积密度小，说明产品内部孔隙多，固体颗粒之间的接触点减少，热量的固相传导率降低，导热系数降低。
（4）轻质保温砖的导热系数与温度呈线性关系，即导热系数随温度的升高而增加。但与致密耐火材料相比，轻质隔热砖的导热系数随温度的增加要小得多。这是因为致密耐火材料主要是固相传热，当温度升高时，产品中分子的热运动加剧，提高了导热系数。在轻质保温砖中，其组织结构多为气相结构(65~78%)，温度升高时气相导热系数的变化总是小于固相。