Енергоспестяването на промишлените пещи винаги е било ключов проблем, който трябва да бъде решен спешно от големите потребители на енергия като металургията, машиностроенето и химическата промишленост. Използването на леки топлоизолационни материали с ниска обемна плътност и ниска топлопроводимост като облицовка на пещта е едно от нейните ефективни решения. Поради своята ниска топлопроводимост, нисък топлинен капацитет, устойчивост на висока температура, добра устойчивост на термичен удар, висока точност на размерите и еднаква структура, топлоизолационните огнеупорни тухли от мулит са подходящи за различни области като металургия, нефтохимия, строителни материали, керамика, и машини. Този вид облицовка и подложка за гореща повърхност на промишлена пещ, тъй като може да бъде в пряк контакт с пламъка, е изключително отличен огнеупорен материал за топлоизолация.
Топлоизолационните огнеупорни тухли Mullite постигат ефекта на леко тегло и топлоизолация чрез направата на дупки вътре в материала. Следователно принципът на подготовка е да се въведат пори в материала, главно включително метод на изгаряне, метод на пяна и химичен метод. Обичайни методи като реакционен метод, метод на порест материал, метод на леене под налягане с гел, метод на сушене чрез замразяване и метод на разлагане на място. Сред тях методът на изгаряне може да бъде разделен на метод на екструдиране и метод на машинно пресоване поради различните методи на формоване. Различните процеси на подготовка имат важно влияние върху експлоатационните характеристики на мулитните тухли. За да се изследва влиянието на различни процеси върху тухлите от мулит, бяха проведени експерименти за приготвяне на тухли от мулит по три метода: метод на машинно пресоване, метод на екструзия и метод на пяна. И сравни представянето му.
Експериментирайте
1.1 Суровини
The main raw materials for the experiment are as follows: clay, calcined alumina ((ω(Al₂0₃)≥99, D0.5 is 0.043-0.1mm), calcined mullite powder ω(Al₂0₃)≥65, D0.5 is 0.1-0.5mm), Tabular corundum, (ω(Al₂0₃)>199.4, D0.5 е 0.043-0.2mm), кианит и силиманит. Пенообразуващият агент, използван в експеримента, е натриев додецил сулфонат. Използваните материали за изгаряне са дървени стърготини и полипропиленови топки. Свързващият агент е поливинил алкохол (PVA).
1.2 Подготовка
Метод на пяна: Опитните суровини се смесват предварително в продължение на 4 часа съгласно съотношението в таблицата. Добавете 30~35 тегловни процента вода, за да смесите праха в еднородна и стабилна каша; след това добавете вода към пенообразувателя и разбъркайте на висока скорост, за да получите стабилна пяна: накрая смесете суспензията и пяната равномерно. Инжектирайте го във форма 40mmx40mmx160mm. И го разклатете леко. След като премахнете големите мехурчета, поставете го на стайна температура, за да изсъхне естествено за 8-12 часа. Извадете формата и печете на 1100 градуса за 24 часа. След изпичане на 1550 процента и поддържане на топло в продължение на 3 часа се получава мулитова топлоизолационна огнеупорна тухла.
Метод на пресоване: Експерименталните суровини бяха предварително смесени съгласно съотношението 2# в таблица 1 в продължение на 4 часа, след това поливинилалкохолът беше разреден и след това добавен към равномерно смесения прах. Разбърква се в продължение на 10-15 минути и се екструдира в заготовка 114mm×65mm×230mm при налягане от 5MPa. Тухлите се пекат при 110 градуса за 24 часа. Те се изпичат при 1550 градуса и се държат 3 часа, за да се получат мулитови топлоизолационни огнеупорни тухли.
Екструзионен метод: Експерименталните суровини бяха предварително смесени съгласно съотношението на 3# в таблица 1 в продължение на 4 часа и беше добавен 10-15wt% вода и след това разбъркани равномерно. След процедурите на процеса, като улавяне на материал и рафиниране на кал, 114 mm × беше приготвен чрез екструзия. Тухлите с размери 65 mm × 230 mm бяха изпечени при 1100 °C за 24 часа, след това изпечени при 1550 градуса и държани в продължение на 3 часа, за да се получат тухли от мулит.
1.3 Характеризиране
При предпоставката, че обемната плътност на пробите, приготвени чрез трите метода на формоване, е 1.0-1.1g/cm3, производителността на всяка група проби се тества многократно и се взема средната стойност.
(1) Линейната скорост на промяна на пробата след изгаряне се определя съгласно националния стандарт GB/T5998-2007:
(2) Скоростта на промяна на линията за повторно изгаряне се определя в съответствие с националния стандарт (GB/T3997.1-1998);
(3) Якостта на натиск на пробата се определя в съответствие с националния стандарт (GB/T3997.2-1998);
(4) Топлопроводимостта на пробата е в съответствие със стандарта за металургичната индустрия (YB/T4130-2005). Използвайте плосък измервател на топлопроводимост (PBD-12-4Y) за измерване;
(5) Температурата на омекване при високотемпературно натоварване на пробата се определя в съответствие с националния стандарт (GB/T5989-1998). Измерва се по диференциално-нарастващия метод.
Резултати и дискусия
2.1 Влиянието на метода на формоване върху промените в линията
След като пробата от мулитна тухла беше изпечена при 1550 градуса в продължение на 3 часа, линейната скорост на свиване на пробата, приготвена по метода на пяна, беше най-голямата. Той достига 2,4 процента; линейната степен на свиване на пробата, приготвена по метода на екструдиране, е най-малка, само 1,3 процента. Допълнително изгаряне на пробата при 1620 градуса за 12 часа, пробата, приготвена по метода на пяна, има най-малката линейна степен на свиване при повторно изгаряне от 0,73 процента; докато пробата, приготвена чрез метода на екструзионно формоване, има най-голямата степен на линейно свиване при повторно изгаряне, достигаща 1,56 процента.
Мулитната тухла, приготвена по метода на пяната, има характеристиките на голямо линейно свиване след изпичане и ниско линейно свиване след повторно изпичане. Основната причина е, че структурата му е по-равномерна и разпределението на размера на порите представлява биполярно разпределение на съвместното съществуване на микро-нано и синтероването е по-пълно причинено. От друга страна, скоростта на линейно свиване и степента на линейно свиване при повторно изпичане на мулитовите топлоизолационни огнеупорни тухли, получени чрез метода на машинно пресоване, са по-малки от тези, получени чрез метода на екструдиране. Това се дължи главно на различните посоки на силата в процеса на формоване. Причинено от. Пробата, приготвена чрез метода на машинно пресоване, ще набъбне до известна степен по време на процеса на изпичане.
2.2 Влиянието на метода на формоване върху якостта
Мулитните тухли, приготвени по метода на пяната, имат добра якост на натиск и якост на огъване. Якостта на натиск достига 5,6MPa, а якостта на огъване достига 3,2MPa; докато пробите, приготвени по метода на машинно пресоване, имат якост на натиск и якост на огъване. И двете са много ниски, само 1/4 от първите. Основната причина за по-ниската якост на последния е ефектът на "еластичното последействие" на порообразувателя по време на процеса на пресоване, което води до вътрешни пукнатини в продукта.
2.3 Влияние на метода на формоване върху температурата на омекване при натоварване
Температурата на омекване при натоварване на мулитната тухла, приготвена по метода на пяна, е 100 градуса по-висока от тази при метода на машинно пресоване или метода на екструдиране, докато температурата на омекване на натоварването на мулитовата тухла, приготвена чрез метода на машинно пресоване и метода на екструдиране, е почти същото. Температурата на омекване на натоварването на изолационния материал е свързана не само с химичния и фазовия състав на материала, но и неотделима от структурата на порите. В мулитната тухла, приготвена по метода на пяна, върху нея са равномерно разпределени кръгли пори, които могат ефективно да разпръснат концентрацията на напрежение и да подобрят способността да се съпротивлява на външни сили без деформация. В същото време неговата комбинирана пореста структура на микро-нано ниво може ефективно да разпръсне топлината. Стресът го кара да има по-добра стабилност на обема при условия на висока температура.
2.4 Влиянието на метода на формоване върху топлопроводимостта
При същата обемна плътност топлопроводимостта на мулитните тухли, приготвени по метода на пяната, е по-малка от тази на метода на машинно пресоване или метода на екструзия. Топлинната проводимост е тясно свързана с порьозността на продукта и порьозността се увеличава. Интерфейсът газ-твърда фаза се увеличава и фононното разсейване на топлопроводимостта на твърдата фаза се увеличава, като по този начин се намалява топлопроводимостта на огнеупорния материал. В същото време топлопроводимостта също е тясно свързана с диаметъра на порите. При високи температури движението на газовите молекули се засилва. Средният свободен път се намалява поради увеличаването на вероятността от сблъсък. Когато средният свободен път на движение на газовите молекули е по-близо или дори по-голям от размера на микропорите в този диапазон, конвективният топлопренос в порите отслабва и топлопроводимостта на материала намалява. . Порите на мулитните тухли, приготвени по метода на пяната, са микро-нано пори, конвективният топлопренос е значително намален, а топлоизолационният ефект е значително подобрен.
в заключение
Чрез сравняване на характеристиките на леки изолационни тухли от мулит, приготвени чрез три различни метода на формоване. Можем да видим, че методът с пяна има предимствата на добър топлоизолационен ефект, висока температура на омекване при натоварване, добра якост и ниска скорост на линейна промяна на повторно изгаряне, така че има очевидни предимства.
