“复合耐火砖”它指的是将两种或两种以上不同材质、不同性能的耐火材料通过物理或化学方式结合成一体的耐火制品,旨在通过优势互补来满足复杂工况下的综合性能要求。
其核心思想是:“1 + 1 > 2”,让砖的不同部位各司其职,整体性能远超单一材质的砖。
这是最主要的复合形式,通常将砖分为工作层(热面层)和保温层(背衬层)。
工作层
材质
采用高性能、高成本的材料,如刚玉、碳化硅、锆刚玉、特殊氧化物等。
作用
直接接触高温、熔渣、化学侵蚀、物料冲刷,主要负责抗侵蚀、抗磨损、耐高温。
保温层(通常较厚):
材质
采用低导热率、低成本的轻质保温材料,如轻质耐火粘土、氧化铝空心球、莫来石轻质料等。
作用
减少热量向炉体结构的散失,起到节能保温的作用,同时降低整体砖重和成本。
结合方式
通常是在压砖机上采用双层布料、一次压制成型,然后共同烧成。确保两层之间结合牢固,不会在使用中分离。
这种砖的组成和结构不是突变的,而是从工作面到背面呈连续性、梯度性变化。例如,从工作面的高密度、高铝含量,逐渐过渡到背面的低密度、多气孔结构。这种设计能极大地缓解因材料热膨胀系数不同而产生的热应力,抗热震性能极佳。生产工艺要求更高。
将一种特定形状、高性能的材质预先制备好,然后镶嵌在另一种主体砖材中,共同成型和烧结。用以局部增强砖的某个关键部位的特定性能(如抗磨损、抗氧化)。
综合性能
解决了单一材料无法同时兼顾“高强度、高抗蚀”和“低导热、高保温”的矛盾。
节能效果
保温层有效降低了工业窑炉的散热损失,节能率通常可达10%-25%,符合国家环保节能政策。
减轻炉体负荷
保温层采用轻质材料,整体砖重低于同等尺寸的实心重质砖,减轻了对窑炉钢结构的负荷要求。
经济效益
初始成本
虽然单价可能高于普通砖,但低于全部用高性能材质砌筑+外加保温层的总成本。
运行成本
节能降耗带来的效益可观。
维护成本
延长了窑炉寿命,减少了停炉检修次数。
常见类型与应用举例
| 复合类型 | 工作层材质 | 保温层材质 | 主要应用场景 |
|---|---|---|---|
| 铝硅系复合砖 | 高铝矾土、莫来石 | 轻质粘土、莫来石轻质料 | 水泥回转窑预热器、分解炉、各种热处理炉 |
| 含碳复合砖 | Al₂O₃-SiC-C (ASC) | 轻质高铝料 | 高炉出铁沟、铁水包、鱼雷罐车 |
| 碱性复合砖 | 直接结合镁铬砖、镁铝尖晶石砖 | 轻质镁橄榄石料 | 水泥回转窑过渡带、有色金属冶炼炉 |
| 氧化锆复合砖 | 锆刚玉、AZS | 轻质高铝料 | 玻璃熔窑胸墙、小炉等(注意:玻璃窑池壁和池底通常不用复合砖) |
工况匹配
必须根据窑炉的最高温度、温度波动情况、接触的化学物质(酸/碱性)、机械磨损程度来选择工作层的材质。
砌筑要求
复合砖的工作层必须面向炉膛(热面),切勿砌反,否则保温层会迅速被烧毁。
砌筑时一般使用与工作层材质相匹配的耐火泥浆。
烘炉曲线
由于砖体内部存在材质差异,需要制定并严格遵守合理的烘炉曲线,让水分缓慢排出并让砖体均匀受热膨胀,避免开裂。
设计沟通
采购时应向供应商提供详细的窑炉工况信息,以便其推荐最合适的复合砖类型。
复合耐火砖是现代耐火材料技术“精益化”和“功能化”的典型代表。 它通过精巧的结构设计,将不同材料的性能优势最大化,最终实现延长窑炉寿命、降低能耗、节约综合成本的目的。在新建工业窑炉或旧炉改造中,采用复合耐火砖已成为一种主流和高效的选择。