硅酸铝质耐火纤维(alumina-silicate  refractory  fibre)

以耐火粘土熟料(焦宝石)为主要原料制成的玻璃纤维态隔热耐火材料又称普通硅酸铝纤维。

简史        20世纪40年代初开始出现用高岭土作为原料、经熔融喷吹制成普通硅酸铝耐火纤维。50年代初开始小批量生产，当时主要用作填塞工业炉炉墙的膨胀缝。60年代初发展了二次制品加工工艺，生产出了毯、毡、纸、绳、真空成型制品等各种二次制品，扩大了耐火纤维的使用范围，使普通硅酸铝纤维的产量急速增加，生产技术也趋于成熟。中国于1971年开始研制普通硅酸铝耐火纤维，至1976年已，能用电弧炉加喷吹法进行批量生产。1979年开始研究电阻炉连熔连吹成纤技术和设备；j、1983年完成中间试验；1985年建成了第一条中国式的电阻炉。连熔连吹工艺生产线，规模为年产500t原棉。

原料         普通硅酸铝纤维采用耐火粘土熟料(焦宝石)为主要原料(见高岭土)。作为耐火纤维原料用的焦宝石，特别要控制Fe₂O₃、K₂O、Na₂O的含量。一般要求Al₂O₃43％～54％、SiO₂47％～53％、Fe₂O₃<1．2％。

工艺       普通硅酸铝耐火纤维生产工艺主要有原料加工、熔化、成纤3个步骤。

原料加工      把焦宝石破碎加工成小于3mm颗粒(采用电弧炉熔化时，粒度应稍大)。为使配合料熔化后形成的熔体具有适合成纤的粘度，以及改善纤维的某些性能，可在配料中加入少量添加剂，如硼砂。

熔化     耐火纤维配合料的熔化温度在2000～2200^oC。为获得这样高的温度，只能采用电炉作为熔化设备，电炉可分为电弧炉和电阻炉两类。电弧炉又有单相和三相两种，常用的电弧炉为三相。一般电弧炉内不形成熔池，熔体随化随流、流股不连续也不稳定。故不能连续作业，热效率低，纤维质量差，每吨纤维电耗4000～5000kw•h，电极消耗40～80kg／t。耐火纤维的渣球含量高达20％～40％。电阻炉是把金属电极浸入熔融物料中，当强大的电流经过电极，通过硅酸铝熔体时，熔液因自身的电阻不断产生大量热量，从而在炉子中央产生高温区，逐渐使加入的炉料熔化。熔体经炉子中心流口向外排放。不断地向炉内加料，炉料连续地熔化，熔体又不停地向炉外排放并进行纤维化。电阻炉操作的核心是实现上述各点的动态平衡。电阻炉工作状态稳定，热效率高，纤维质量好。电耗每吨纤维3000～4000kw•h，钼电极消耗2kg。耐火纤维的渣球含量3％～4％。

成纤    普通硅酸铝纤维熔体的成纤方法有两种，即喷吹或离心甩丝。喷吹法较简单，通常采用压缩空气或高温水蒸气喷射到从电炉流口中流出的熔体流股上，熔体受到高速气流的作用，首先分成细滴，进而在气流作用下细滴被拉长，使熔体纤维化。喷吹法常用的

气体压力为0.6～0.8MPa。喷吹法设备简单，制得的纤维较细，但纤维短，渣球含量较高。适用于年产耐火纤维：500t以下的中、小型生产线。甩丝法是使熔体流股落到高速旋转的离心辊表面上，由于离心力的作用，使熔体分散，经二级或三级离心辊加速，将分散的熔体拉伸成纤维(见图)常用的甩丝设备为三辊式，甩丝辊用硬质不锈钢制造，布料辊的直径100～200mm，线速度20～30m／s加速辊的直径为布料辊直径的1.5～3倍，一级加速辊的线速度为70～110m／s，二级为85～135m／s。甩丝成纤法的主要优点是产量大，成纤率高，纤维长，渣球含量低。因设备构造复杂、维修困难，电耗较高，适用于年产1000t左右的大型耐火纤维生产线。

性能           普通硅酸铝纤维的性能见表，最高使用温度1260C，长期使用温度1000^oC左右。

损毁机理           普通硅酸铝耐火纤维是一种Al₂O₃-SiO₂系过冷的玻璃态物质，这是一种不稳定的物相，在受热条件下，玻璃态要向稳定状态(结晶态)转化。这种转化现象叫析晶。它析出莫来石和方石英，这就破坏了纤维的内部结构。宏观上表现为加热收缩，失去弹性，严重时，引起粉化脱落。硅酸铝纤维，加热到900^oC时开始析出莫来石，在接近1100^oC时，同时析出方石英，至1260^oC，莫来石和方石英大量析出，基本失去纤维特征。因此，普通硅酸铝纤维的最高使用温度不应超过1260^oC，长期使用温度应小于1000^oC。在还原气氛下，或者在有少量熔剂的条件下，应相应地降低使用温度。