Gạch chịu lửa cho lò nung hầm trong các nhà máy gạch đất sét nung kết
Lò nung hầm là hệ thống nung liên tục ở nhiệt độ cao, đặc trưng bởi cấu trúc dài và nhiều vùng nhiệt. Mỗi phần hoạt động trong các điều kiện nhiệt độ, môi trường và ứng suất cơ học khác nhau. Do đó, việc lựa chọn và cấu hình gạch chịu lửa phù hợp là rất quan trọng đối với hiệu suất lò, hiệu quả năng lượng và tuổi thọ.
I. Các loại và tính chất của gạch chịu lửa được sử dụng trong lò nung hầm
1. Các loại chính theo vật liệu
| STT | Loại chịu lửa | Thành phần chính | Nhiệt độ làm việc (°C) | Tính năng chính | Ứng dụng điển hình |
| 1 | Gạch cao alumina | Al₂O₃ ≥ 55% | 1300–1600 | Độ bền nén cao, chịu xỉ tốt, chịu sốc nhiệt kém | Mái vùng nung, cửa lò, khu vực tiếp xúc ngọn lửa |
| 2 | Gạch mullite | 3Al₂O₃·2SiO₂ | 1350–1700 | Độ giãn nở nhiệt thấp, chịu sốc nhiệt tuyệt vời, không biến dạng | Mái và tường vùng nung, vùng cách nhiệt |
| 3 | Gạch cordierite | 2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂ | 1250–1400 | Độ giãn nở nhiệt rất thấp, chịu sốc nhiệt tuyệt vời | Vùng nung dưới, khu vực chuyển tiếp |
| 4 | Gạch cao alumina nhẹ | Xốp Al₂O₃ ≥ 50% | ≤1350 | Nhẹ, cách nhiệt tuyệt vời | Lớp cách nhiệt, tường thứ cấp, lớp trên mái |
| 5 | Gạch đất sét chịu lửa | Al₂O₃ 30–45% | 1200–1350 | Tiết kiệm, dễ thi công, chịu sốc nhiệt vừa phải | Vùng gia nhiệt trước, tường ngoài, lớp lót ống khói |
| 6 | Gạch cách nhiệt | SiO₂–Al₂O₃ | ≤1100 | Độ dẫn nhiệt thấp, nhẹ | Lớp cách nhiệt tường ngoài |
| 7 | Gạch silica | SiO₂ ≥ 95% | 1650–1700 | Chịu biến dạng tốt ở nhiệt độ cao, chịu axit | Mái trên của vùng nung, đầu lò |
| 8 | Gạch chịu mài mòn | Hợp chất gốc cao alumina hoặc mullite | ≤1400 | Chịu mài mòn và va đập tuyệt vời | Vùng bánh xe, mép đường ray, đỉnh xe goòng |
| 9 | Gạch silicon carbide (SiC) | SiC ≥ 70% | 1500–1650 | Độ dẫn nhiệt cao, chịu oxy hóa và xói mòn | Vùng đầu đốt, khu vực va đập ngọn lửa, đế xe goòng |
| 10 | Vật đúc / Khối đúc sẵn | Gốc cao alumina, mullite hoặc SiC | 1300–1600 | Độ nguyên vẹn và độ kín khí tốt | Cửa đốt, vòm, khớp nối kín |
| 11 | Tấm / Chăn sợi gốm | Al₂O₃ + SiO₂ | ≤1400 | Nhẹ, cách nhiệt tuyệt vời, dễ lắp đặt | Cách nhiệt bên ngoài, cửa lò, lớp lót tường |
| 12 | Gạch định hình / Tùy chỉnh | Thành phần tùy chỉnh | Thay đổi | Vừa vặn chính xác, hình học tùy chỉnh | Gạch đầu đốt, chân vòm, các mảnh chuyển tiếp |
II. Cấu hình chịu lửa và tiêu chuẩn xây dựng trong thiết kế lò nung hầm
1. Cấu hình vật liệu được đề xuất theo phần lò
| Phần lò | Các loại gạch được đề xuất | Độ dày (mm) | Nhiệt độ (°C) | Mô tả |
| Mái (Vùng nung) | Mullite / Cordierite + Cao alumina nhẹ + Sợi gốm | 500–550 | 1250–1300 | Kết hợp độ bền cao và cách nhiệt |
| Tường (Vùng nung) | Cao alumina / Mullite + Alumina nhẹ + Tấm sợi | 500 | 1200–1300 | Chịu nhiệt bên trong, cách nhiệt bên ngoài |
| Tường (Vùng gia nhiệt trước) | Đất sét chịu lửa + Alumina nhẹ | 400–500 | 900–1100 | Nhấn mạnh khả năng chịu sốc nhiệt |
| Vùng cách nhiệt | Cordierite + Gạch cách nhiệt | 400 | 900–1000 | Giảm thất thoát nhiệt |
| Lớp lót ống khói | Gạch đất sét chịu lửa / SiC | 250–350 | 800–1000 | Chịu xói mòn cao |
| Cửa lò / Tấm bịt kín | Mullite + Tấm sợi + Tấm thép | 450–500 | 1100–1200 | Kết hợp cách nhiệt và độ bền cơ học |
| Bề mặt xe goòng lò | Gạch Cordierite / SiC / Cao alumina | 230 | 1000–1250 | Chịu tải và chống mài mòn |
| Lớp cách nhiệt xe goòng lò | Gạch cách nhiệt + Sợi gốm | 200–250 | ≤900 | Giảm dẫn nhiệt |
| Cửa đốt / Chân vòm | Khối SiC / Đúc sẵn | Tùy chỉnh | 1300–1500 | Chịu sốc nhiệt và xói mòn cao |
2. Tiêu chuẩn xây dựng và xây gạch
| Hạng mục | Yêu cầu kỹ thuật |
| Mạch gạch | ≤ 2 mm; mạch so le ≥ 1/4 chiều dài gạch |
| Neo | Neo thép không gỉ sau mỗi 5 lớp gạch |
| Vữa | Sử dụng vữa chịu lửa phù hợp (cùng vật liệu cơ bản) |
| Trình tự xây dựng | Xây tường trước, sau đó đến vòm; lớp lót bên trong trước lớp bên ngoài |
| Sấy & Đốt nóng | Tốc độ gia nhiệt ban đầu ≤ 30°C/giờ để tránh nứt |
| Kiểm soát vòm | Kiểm soát độ cong chính xác để tránh tập trung ứng suất |
| Bịt kín mạch | Hợp chất bịt kín nhiệt độ cao hoặc nhồi sợi gốm |
III. Tiêu chuẩn cho vật liệu chịu lửa đạt chuẩn
1. Hình thức và dung sai kích thước (theo GB/T 2992.1, GB/T 16544)
| Hạng mục | Yêu cầu |
| Bề mặt | Nhẵn, không nứt, sứt mẻ hoặc lỗ rỗng dày đặc |
| Dung sai kích thước | ±2 mm về chiều dài, chiều rộng và chiều cao |
| Độ đồng đều mật độ | ≤ ±0.05 g/cm³ biến đổi trong cùng một lô |
2. Tính chất vật lý và hóa học (Tham khảo GB/T 3995, GB/T 10325)
| Tính chất | Cao alumina | Mullite | Cordierite | Đất sét chịu lửa |
| Khối lượng riêng (g/cm³) | 2.3–2.6 | 2.4–2.7 | 1.9–2.2 | 2.0–2.2 |
| Độ xốp biểu kiến (%) | 18–22 | 15–20 | 25–30 | 22–26 |
| Cường độ nén nguội (MPa) | ≥60 | ≥70 | ≥45 | ≥35 |
| Biến đổi tuyến tính vĩnh cửu (%) | ±0.2 | ±0.3 | ±0.3 | ±0.4 |
| Độ chịu lửa dưới tải (°C) | ≥1450 | ≥1600 | ≥1400 | ≥1350 |
| Khả năng chịu sốc nhiệt (chu kỳ 900°C–nước) | ≥20 | ≥25 | ≥30 | ≥15 |
3. Quy trình kiểm tra và nghiệm thu
Kiểm tra nguyên liệu thô
Thành phần hóa học (hàm lượng Al₂O₃, SiO₂, Fe₂O₃)
Phân tích pha (thử nghiệm XRD)
Kiểm tra sản phẩm hoàn thiện
Kiểm tra kích thước và trực quan
Kiểm tra khối lượng riêng và cường độ nén sau khi nung
Kiểm tra khả năng chịu sốc nhiệt
Tài liệu
Báo cáo thử nghiệm của nhà máy với dữ liệu hóa học và vật lý
Giấy chứng nhận chất lượng tuân thủ các tiêu chuẩn GB/T, ISO hoặc ASTM
Xác minh tại chỗ
Lấy mẫu ngẫu nhiên ≥10% để thử lại trước khi sử dụng
Chỉ những vật liệu đã được phê duyệt mới được sử dụng trong xây dựng lò
IV. Nguyên tắc lựa chọn vật liệu chịu lửa
| Nguyên tắc | Mô tả |
| Phù hợp nhiệt độ | Chọn vật liệu theo vùng nhiệt và nhiệt độ làm việc |
| Ưu tiên khả năng chịu sốc nhiệt | Mái và vùng đầu đốt yêu cầu gạch mullite hoặc cordierite |
| Phối hợp độ bền cơ học | Sử dụng gạch cao alumina hoặc SiC cho các khu vực chịu tải |
| Phối hợp cách nhiệt | Kết hợp gạch bên trong đặc với lớp bên ngoài nhẹ |
| Trình độ nhà cung cấp | Phải có chứng nhận ISO/GB và báo cáo thử nghiệm của bên thứ ba |
| Xác minh mẫu | Các nhà cung cấp mới phải vượt qua các bài kiểm tra hiệu suất nung trước khi được phê duyệt |
Kết luận
Một hệ thống chịu lửa được thiết kế tốt đảm bảo:
Vận hành lò nung hầm ổn định
Tiêu thụ năng lượng thấp
Kéo dài tuổi thọ của lò
Chất lượng sản phẩm ổn định
Việc lựa chọn và cấu hình gạch chịu lửa phù hợp là nền tảng cho sự thành công của các nhà máy gạch đất sét nung kết hiện đại và hiệu quả tổng thể của các dự án xây dựng lò nung hầm.
