9.3.1隔热材料的特性在工业炉中隔热材料的作用是：在有效使用发热体给予炉内热量的基础上，实现节约能源和保护炉体等，所以隔热材料的作用很重要。一般炭素材料的特点可举出质量轻、耐热、热传导性好、高温下强度不降低、热膨胀小、耐药性好等优点，但作为隔热材料，特别是高温区域使用的隔热材料所需特性除上述外还需要低热传导性、耐腐蚀、低吸湿性、气体发生量少等特点。炭素材料具有的特性大致就是隔热材料所需要的特性。由于气体的热传导率比固体的热传导率低，因此炭素材料的气孔使之成为做隔热材料适合的材料。

隔热材料在1500T左右比较低的温度区域使用时可以使用陶瓷类物质，但在更高的温度区域由于耐热性、易污染被加热物质、隔热材料产生气体等原因而采用炭素质隔热材料。

9.3.2炭素隔热材料的分类炭素质隔热材料根据其形状分类，大致可分为粉末或粒状和炭纤维系列。（1） 粉末或粒状。粉末或粒状物中有焦粉、石墨粉、炭黑，这种形状的隔热材料有如下的特点：1）使用时的形状随意自由；2）采用不同的充填方法可以改变堆积密度；3）有消耗的时候，仅补充消耗掉的部分，十分经济。但同时也必须留意如下几点：1）很难充填均匀；2）容易因扬尘而造成污染。影响填充均匀性的原因：1）隔热材料在施工时由于架桥现象产生蜂巢；2）使用中因粉末移动下沉产生空隙。炭黑是数十纳米大小的粉末，有隔热效果好的优点，也有飞扬易污染的缺点。为了改善这一缺点，有将炭黑加工成0.1-2.0mm的颗粒，其表面被包覆一层硬质炭，成为一种改善了流动性、污染性的颗粒状隔热材料。（2） 炭纤维系列。炭纤维系列隔热材料的形状有粉末状（粉、短纤维）、毛毡状、成型体（舟、皿状）等各种各样的°由于这种隔热材料可以用剪刀进行简单的剪裁切断加工，施工时的可操作性强，隔热效果好，所以是现在使用最多的隔热材料。常用的有：1） 粉末状：因与前项所介绍的粉末或粒状相似，其特点和问题点也如前项所述。2）   毛毡状（炭毡）：具有均一的厚度和可挠性，可以缠绕或重叠在隔热层使用，可操作性强。另外，由于厚度均一，体积密度固定，可以根据预测隔热效果而对炉子进行设计。但有时也会有单根丝脱落飞散的情况，或因使用条件限制不易应用的场合。3） 成型体：将炭毡或短切炭纤维以沥青类黏结剂成型固化后的纤维系列隔热材料，可单独使用且使用方便。另外也不会有粉末或炭毡那样粉末飞扬、因此对产品没有影响。与炭毡相比体积密度高，隔热性能稍差，消耗后不能修理或修补只能换新。硬毡制品如图9-18和图9-19所示。4） 多层反射板：纤维系列隔热材料的传热机理大致分空隙部的热辐射、换热和经纤维的热传导。在高温区域受空隙部的热辐射和换热的传热机理影响大。根据此传热机理作为降低换热的一种方法是在隔热材料之间夹入多层石墨薄层的多层反射板。石墨硬毡复合材料如图9-20所示。

9.3.3炭素隔热材料的主要性能9.3.3.1热导率用相同的测试方法测定的各种炭素质隔热材料热导率的结果如图9-21所示。热导率随温度上升增大，除石墨颗粒外其他特性曲线相似。在图9-21中，炭纤维制作的隔热材料（CF舟），沿纤维平行方向的热传导率比垂直方向高，热导率呈各向异性,在施工时应引起注意。9.3.3.2体积密度

隔热材料体积密度越小质量就越轻，有利于施工。另外，隔热材料的体积密度小，热容量就小，炉子升温所需要的能量就少，同时升温、冷却速度也快，炉子的循环操作短，比较经济。炭素质隔热材料大多使用在高温领域，在高温领域主要是辐射传热。体积密度大的话，对辐射传热有效，炉外壁温度低，热损失小，因此在选定体积密度时应充分考虑。

9.3.4隔热材料的热处理温度与热传导、氧化及吸水性的关系9.3.4.1热处理温度和热导率炭素材料由于热处理温度不同，热导率也不同，热处理温度高，热导率就高。粒状隔热材料的热导率与温度的相关性如图9-22所示。粒状隔热材料（B）是将粒状隔热材料（A）高温处理后的产物。粒状隔热材料（B）的热导率比粒状隔热材料（A）高，经2800℃处理后产物的热导率比粒状隔热材料（B）更高。同样对于炭纤维，石墨质纤维的热导率比炭质纤维高。

9.3.4.2热处理温度和氧化热处理温度对氧化开始温度也有影响。各种炭纤维的氧化开始温度如图9-23所示。氧化开始温度也根据炭纤维的材质不同而异，同一材质的炭纤维相比较。其倾向是热处理温度高，氧化开始温度就高，但是氧化开始温度是在400〜700℃范围之间，为防止隔热材料寿命降低，隔热性能劣化，打开与空气相接触的炉盖时，必须注意此时的温度。9.3.4.3处理温度和吸附水分热处理温度与吸附水分有一定关系，炭纤维的热处理温度在1000℃和2000℃时的相对温度和水分的关系如图9-24所示。热处理温度高的炭纤维几乎没有水分吸附，因此,在嫌恶水的地方最好使用热处理温度高的炭纤维。

9.3.5炭素高温绝热材料据文献报道，新的炭素耐火材料，其密度和热导率都很低，可做多种用途的高温绝热材料。其特性列于表9-4。

海南隔热材料

9.3.6隔热材料的施工炭纤维成型隔热材料的安装如图9-25所示。由于炭素质的隔热材料有导电性,加热器或电极接点部分不能与隔热材料接触，此点在安装时必须注意。此外，隔热材料安装时，常使用炭质螺柱或梳条（炭纤维制）、钥等耐高温性金属的销子进行施工安装。