耐火纤维制品(product of refractory fibre)

以耐火纤维为主要原料制成的隔热耐火制品。

简史 1941年首先由美国巴布科克与威尔科克斯公司(Babcock & Wilcox Co．)中央研究所开始将高岭土熔融，采用喷吹法制成纤维，最初用作喷气式发动机和火箭的隔热材料。20世纪50年代琼斯•曼维尔公司开始制造此类产品，只是当时棉絮状纤维，产量很少，使用范围也不广，主要用作工业窑炉膨胀缝的填充料。到了60年代初，耐火纤维二次制品毡、毯、纸、绳相继制成，用途日益扩大。60年代中期，已有人用硅酸铝质纤维毡作炉子内衬，用于温度不太高的金属热处理炉及石油加热炉，并取得显著的节能效果。由于硅酸铝纤维比其它原料价廉，故能在应用领域迅速推广。70年代中期，英国帝国化学工业公司，首次推出工业用高温多晶氧化铝纤维，使用温度可达1600℃。80年代以来，国际上又开发了一系列耐火纤维新品种，如莫来石纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维、氧化硼纤维、碳化硼纤维、碳化硅纤维、混合纤维等，制品能在1250～1600℃下长期使用。

随着结晶态纤维进入工业化生产以后，将其与玻璃态纤维混合加工的制品也大量问世。

混合纤维是以莫来石纤维、氧化铝纤维为骨架，按使用温度不同配入不同量的玻璃质硅酸铝纤维制品可制得1250～1600℃系列纤维制品。

英国莫根耐特公司生产的混合纤维板的级别及性能见表1

 表1混合纤维的性能

中国于20世纪70年代初，首先由北京耐火材料厂(现为首钢总公司耐火材料厂)研制成功硅酸铝耐火纤维及二次制品纤维毡，1972年应用于北京电炉厂箱式电炉及北京502研究所扩散炉保温层。1978年应用于上海锅炉厂76m。台车式热处理炉，直接以耐火纤维毡作炉衬，取得的综合经济效益，节能率达26％～33％，推动了耐火纤维制品的应用与发展。

80年代中期以来，中国胶体法多晶氧化铝纤维、莫来石纤维、氧化铝纤维、混合纤维的研制与应用也取得了进展，高档纤维及制品已具有年产50～100t规模。在应用技术方面，发展了多种施工方法和预制组件，克服纤维制茄在高温下收缩和各向导热有差异等缺点，例如发展板毡复合结构。施工技术已具有80年代中后期世界水平。

分类 按照耐火纤维制品的使用温度可分为硅酸铝耐火纤维制品、氧化铬耐火纤维制品、氧化铝耐火纤维制品和高纯氧化铝混合纤维制品4类。耐火纤维的分类和使用温度见表2。

 表2耐火纤维制品的使用温度和分类

    纤维制品类型

特性 耐火纤维制品的优良特性有：

(1)密度小。仅为一般轻质粘土砖的1／5，为普通粘土砖的1／10，为工业炉的轻型化提供了条件。

(2)热导率低。导热性是隔热材料的最主要性能，与常用的重质、轻质耐火材料相比，其热导率最低(表3)。

 表3耐火纤维制品的热导率

(3)热容量低。硅酸铝耐火纤维的热容量低于一般轻质及重质耐火砖，因此用于热工设备作炉衬用，升温快，热耗低。硅酸铝耐火纤维与其它重质、轻质耐火材料蓄热量比较。(表4)

 表4耐火纤维制品的容重及蓄热量

(4)抗热震性和抗机械震动性好。由于硅酸铝耐火纤维富有弹性和柔性，在任何剧烈的急冷急热条件下也不会发生剥落，并能抗折、抗扭曲和机械震动。炉衬施工后不用烘炉，使用当中不受升、降温限制。

(5)化学性质稳定。耐火纤维除受氢氟酸、强酸侵蚀外，其余如蒸汽、油和其它酸碱均不受侵蚀。

(6)对熔融金属不受润湿。硅酸铝耐火纤维对铝、铅、锡、铜等金属在液态时不润湿。

(7)声学性能。硅酸铝耐火纤维有高的吸音性能，可作为高温消音材料。例如，作喷气发动机试验室的绝热消音材料。声学性能见表5。

        (8)电学性能。硅酸铝耐火纤维是绝缘性材料，体积电阻率见表6。

从表6中看出硅酸铝质耐火纤维由于空隙度极大，受空气的特性支配，在高温下电阻率低，其介质特性见表7。

 表7硅酸铝耐火纤维毡的介电特性

(9)可压缩性。由于砖酸铝耐火纤维是具有高弹性的材料，因此便于施工，其压缩特性见图。

(10)光学性质。硅酸铝耐火纤维对波长1．8～6.0 μm的光波有很高的反射性。对短至0．25 μm的光波也有高的反射性。

析晶和损坏 硅酸铝耐火纤维在大气气氛下的长时间的加热过程中，由900℃开始析出莫来石，1300℃莫来石达到最大量。在长时间受热条件下，在1100℃开始析出方石英。短时间受热则在1200℃析出方石英。纤维析出莫来石晶体后，析出晶体量随着温度升高而增加，同时，莫来石晶粒长大。随着晶粒的长大，纤维进一步收缩，失去弹性，强度降低以至粉化。

硅酸铝质耐火纤维在高温下使用而损坏的原因主要是晶粒长大而不是析晶。由纤维的差热分析结果可以肯定，所有玻璃质硅酸铝系耐火纤维都要析晶，但在析晶温度和晶粒没有长大或缓慢长大的温度下，纤维均能长期使用。

硅酸铝系纤维的平均莫来石晶粒尺寸与热处理温度的关系。(表8)

                                                                               表8在热处理温度下的纤维晶粒尺寸(μm)

硅酸铝质耐火纤维Al2O3与SiO2比例不同，RO、R2O、R2O3的含量也不同，导致出现液相温度及液相量不同，促使晶粒长大的程度也不同，高纯硅酸铝纤维杂质含量在1％以内，析晶后晶粒长大缓慢，因而使用温度比普通硅酸铝纤维高。

应用 耐火纤维制品品种较多，应用较广。应用于各种工业炉窑、高温容器、盛钢桶、铁水罐、熔融金属用流槽内衬、高温热风管道绝热材料、高温密封材料、高温填充材料、高温过滤材料、增强添加材料等。