三门峡市高科绝热材料

耐火陶瓷纤维使用寿命工艺探析

三门峡市高科绝热材料有限公司张新福

众说周知，决定纤维寿命的主要原因是因为纤维在高温下失透并且出现无法控制的物理变化（脆化），这主要是因为纤

维在长期的高温情况下，纤维杆直径表面出现玻璃态气泡，气泡玻璃，纤维表现状态。粉花

玻璃可被看作强烈过冷的液态，熔液中的平衡被冻结，如果熔液从热力学上看是稳态的话，那么过冷熔液则是个假稳

态，会有不规则的互相咬合的结构单位与熔液相比，粘度提高了，如果将聚冷的玻璃重新加热，那么玻璃粘度就降低，出

现体积收缩效应，这种收缩是某些系统的共同趋向，即占据能量有利的状态。远低于冷结温度下予发生体积收缩，所需时

间随温度低而延长。这一般和结晶固体物质产品玻璃相当。在玻璃态陶瓷纤维方面。纤维在980℃结晶，加温到1500℃未不

在出现结晶。结晶至1300℃达最大值，这期间主要是结晶莫来石增加，不同温度下结晶和方石英生成如下

矿物组成莫来石% 方石英%

980℃ 26.5 -

1300℃ 67 2

1400℃ 67 2

1500℃ 67 25

1600℃ 67 -

方石英只有当莫来石析出残余玻璃中SiO2富聚和方石英饱和后才能生成。

从硅酸铝耐火纤维的本能机理来分析，由于自然界除氢气外，大多气体包括空气，在静止状态下都是一种低导热率

和低热容量的物质。耐火纤维的导热系数接近于气体，因为耐火纤维棉是由固态纤维交织而成，间隙中充满了空气，气孔率

达90%左右。大量空气的充填破坏了固态导热载体的连续结构。

传热分三种方式：对流、传导、辐射

耐火纤维结构之间被纤维分隔成无数个“空气仓”从而破坏了气流的传递速度，由于纤维之间纵横交错连接，纤维直

径越小，长度越短，传导越低。纤维之间形成多数空气仓，辐射传热射多次被阻挡，使辐射

强度不断减弱。耐火纤维180～230kg/m3 其导热系数最低，因为这时单位体积内“有效空气

仓”最高，有效地抑制了三种传热方式，起到节能保温效果。

纤维结晶和纤维组成有效“空气仓”都与纤维本身直径有直接关系，同体积纤维之间，

直径越细，有效“空气仓”就多，结晶颗粒也小，并且莫来石反应也彻底，从而是硅酸铝耐

火纤维的使用寿命和外传（同密度状态下）均得到改善和提高。

　为了能在硅酸铝耐火纤维生产中提高纤维的长度，而且保证纤维直径在最佳状态，人

们熔融成纤工艺（垂直喷吹，甩丝）中，总结了两种工艺的优缺点（垂直喷吹纤维直径细，

但纤维长度短；甩丝工艺成纤的纤维长度较长，但纤维的直径又太粗）推出了一种立喷成纤

的生产工艺。该工艺是利用物理重量垂直向下原理，在熔液下落时高温状态下靠拉丝喷吹成

纤原理是纤维在聚冷之前纤维长度最长，而且纤维直径最细。保证纤维制品在使用时，结晶

和“空气仓”最多。从而使纤维的寿命最长，保温效果最佳。　

利用立喷成纤工艺制成的制品传导图如下：

以上图中可以看出，硅酸铝耐火纤维制品在使用时，大部分按折叠块安装设计，这样

将纤维制品挤呀压，定形，做成高于纤维自身容重的制品，常常是将128kg/m3的针刺毯纤维制成220kg/m3左右容重的折叠块制品使用。从而是纤维在压缩受力过程中产生变形,压缩越大

,纤维自身的应力应越来越大,这种内应力在生产前和产生过程中都要释放的，如果纤维直径

较粗的话将导致制品发生纤维开裂,使制品强度降低,如果使用温度一旦高于纤维本身的析晶

温度这时纤维将（变脆）分化.只有立喷纤维得到纤维制品的最佳应力.

以上论点摘于:

福禄公司立喷生产工艺介绍资料

冶金硅酸铝应用推广会资料

耐火纤维在化工炉应用资料