陶瓷产品在窑炉内烧成时,或者为了隔离烟气,或者为了产品的支撑、托放,常用一些耐火材料制成不同形状的辅助材料应用于窑炉内。这类辅助耐火制品统称为窑炉窑具。
耐高温是窑炉窑具第一指标,同时窑具需要在冷热环境下循环多次使用,需要其具备优异的抗热震性,同时还得具备一定的结构强度。
在选用窑具材料时,主要考虑材料如下几个性能指标:
结构强度
窑具通常以做成类似书架的形式在窑炉内使用。每件窑具产品要同时承受着自身的重力,同时承载着陶瓷产品。所以窑具材料需要具有足够的结构强度;
抗热震性
多次反复的加热与冷却时窑具使用过程中的一个重要特点。在陶瓷烧成过程中,窑具会急剧的升温与冷却。抗热震性好是窑具材料必备条件
导热性
陶瓷烧制时,热量通过窑具传递给陶瓷坯体,导热性高的窑具能显著提高烧成时的热效率,减少热消耗。有助于产品的均匀烧成,提高成品率。
常用的窑具材质选择:
莫来石
莫来石材料是采用铝矾土熟料和高铝质可塑黏土配置,其中Al₂O₃的含量在46%-72%左右。
莫来石窑具由于原材料取材方便,成本较低,曾被广泛使用,使用温度低于1400℃。但是莫来石窑具因体积空间大、导热性低、使用寿命短等原因,近年来逐渐被其它性能指标更为优异的窑具材料替代
堇青石
堇青石窑具是在硅铝系统中加入镁质原料(主要是滑石、绿泥石、镁质粘土等),燃烧时会生成低膨胀系数的堇青石晶体。
相比于莫来石窑具,堇青石窑具使用寿命明显延长,但是堇青石材料的荷重软化温度较低,其最高使用温度在1300℃左右
碳化硅
碳化硅材料具有良好的导热性能,导热率高,热膨胀系数较小,高温下不会发生塑性变形。自20世纪60年代以来,碳化硅材料被用来制造窑炉窑具。通过不同烧结工艺制成的碳化硅窑具,最高可在1650℃的高温窑炉中使用。