Úspora energie priemyselných pecí bola vždy kľúčovou otázkou, ktorú je potrebné urýchlene vyriešiť veľkými spotrebiteľmi energie, akými sú hutnícky, strojársky a chemický priemysel. Použitie ľahkých tepelnoizolačných materiálov s nízkou objemovou hmotnosťou a nízkou tepelnou vodivosťou ako výstelky pece je jedným z jej efektívnych riešení. Vďaka nízkej tepelnej vodivosti, nízkej tepelnej kapacite, vysokej teplotnej odolnosti, dobrej odolnosti voči tepelným šokom, vysokej rozmerovej presnosti a rovnomernej štruktúre sú mullitové tepelnoizolačné žiaruvzdorné tehly vhodné pre rôzne oblasti, ako je metalurgia, petrochémia, stavebné materiály, keramika, atď. a strojov. Tento druh horúceho povrchového obloženia a podložky priemyselnej pece, pretože môže byť v priamom kontakte s plameňom, je mimoriadne vynikajúcim tepelne izolačným žiaruvzdorným materiálom.
Tepelnoizolačné žiaruvzdorné tehly Mullite dosahujú efekt nízkej hmotnosti a tepelnej izolácie vytvorením otvorov vo vnútri materiálu. Princípom prípravy je preto zavedenie pórov do materiálu, najmä metóda vyhorenia, penová metóda a chemická metóda. Bežné metódy, ako je reakčná metóda, metóda porézneho materiálu, metóda vstrekovania gélu, metóda lyofilizácie a metóda rozkladu in situ. Spomedzi nich možno metódu vyhorenia rozdeliť na metódu vytláčania a metódu strojového lisovania v dôsledku rôznych metód formovania. Rôzne procesy prípravy majú dôležitý vplyv na vlastnosti mullitových tehál. Aby sa preskúmal vplyv rôznych procesov na mullitové tehly, uskutočnili sa experimenty na prípravu mullitových tehál tromi metódami: metódou strojového lisovania, metódou extrúzie a metódou peny. A porovnal jeho výkon.
Experimentujte
1.1 Suroviny
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 je 0.043-0,2 mm), kyanit a silimanit. Penotvorným činidlom použitým v experimente bol dodecylsulfonát sodný. Použité materiály na vypaľovanie boli piliny a polypropylénové guličky. Spojivom je polyvinylalkohol (PVA).
1.2 Príprava
Penová metóda: Experimentálne suroviny sa predmiešajú 4 hodiny podľa pomeru v tabuľke. Pridajte 30 ~ 35 % hmotn. vody, aby sa prášok premiešal do homogénnej a stabilnej kaše; potom pridajte vodu do penidla a miešajte pri vysokej rýchlosti, aby ste získali stabilnú penu: nakoniec rovnomerne premiešajte kašu a penu. Vstreknite ho do formy s rozmermi 40 mm x 40 mm x 160 mm. A mierne zatraste. Po odstránení veľkých bublín ho umiestnite pri izbovej teplote, aby prirodzene vyschol na 8-12 hodín. Vyberieme z formy a pečieme pri teplote 1100 stupňov 24 hodín. Po vypálení na 1550 percent a udržiavaní tepla počas 3 hodín sa získa mullitová tepelnoizolačná žiaruvzdorná tehla.
Spôsob lisovania: Experimentálne suroviny boli vopred zmiešané podľa pomeru 2# v tabuľke 1 počas 4 hodín, potom bol polyvinylalkohol zriedený a potom pridaný k rovnomerne zmiešanému prášku. Miešané počas 10-15 minút a vytláčané do bloku 114 mm x 65 mm x 230 mm pri tlaku 5 MPa. Tehly sa pečú pri teplote 110 stupňov počas 24 hodín. Vypaľujú sa pri 1550 stupňoch a uchovávajú sa 3 hodiny, aby sa získali mullitové tepelne izolačné žiaruvzdorné tehly.
Metóda extrúzie: Experimentálne suroviny sa predmiešali podľa podielu 3# v tabuľke 1 počas 4 hodín a pridalo sa 10-15 % hmotn. vody a potom sa rovnomerne miešalo. Po procesných postupoch, ako je zachytávanie materiálu a rafinácia bahna, sa extrúziou pripravil 114 mm ×. Tehly s rozmermi 65 mm x 230 mm sa vypaľovali pri 1100 °C počas 24 hodín, potom sa vypálili pri 1550 °C a uchovávali sa 3 hodiny, aby sa získali mullitové tehly.
1.3 Charakterizácia
Za predpokladu, že objemová hustota vzoriek pripravených tromi formovacími metódami je 1.{1}}.1 g/cm3, sa výkonnosť každej skupiny vzoriek testuje niekoľkokrát a vypočíta sa priemerná hodnota.
(1) Lineárna rýchlosť zmeny vzorky po spálení sa určuje podľa národnej normy GB/T5998-2007:
(2) Rýchlosť zmeny línie prepálenia sa určí v súlade s národnou normou (GB/T3997.1-1998);
(3) Pevnosť vzorky v tlaku sa určuje v súlade s národnou normou (GB/T3997.2-1998);
(4) Tepelná vodivosť vzorky je v súlade s normou pre metalurgický priemysel (YB/T4130-2005). Na meranie použite plochý merač tepelnej vodivosti (PBD-12-4Y);
(5) Teplota mäknutia vzorky pri vysokej teplote sa určuje v súlade s národnou normou (GB/T5989-1998). Meria sa metódou diferenciálneho zvyšovania.
Výsledky a diskusia
2.1 Vplyv spôsobu tvarovania na zmeny linky
Po vypálení vzorky mullitovej tehly pri 1550 stupňoch počas 3 hodín bola lineárna rýchlosť zmrštenia vzorky pripravenej penovou metódou najväčšia. Dosahuje 2,4 percenta; lineárna miera zmrštenia vzorky pripravenej extrúznou metódou je najmenšia, len 1,3 percenta. Po ďalšom opätovnom spaľovaní vzorky pri 1620 stupňoch počas 12 hodín má vzorka pripravená penovou metódou najmenšiu rýchlosť lineárneho zmršťovania pri opätovnom spaľovaní 0,73 percenta; zatiaľ čo vzorka pripravená metódou vytláčania má najväčšiu rýchlosť lineárneho zmršťovania pri opätovnom spaľovaní, ktorá dosahuje 1,56 percenta.
Mullitová tehla pripravená penovou metódou má vlastnosti veľkého lineárneho zmrštenia po vypálení a malého lineárneho zmrštenia po opätovnom vypálení. Hlavným dôvodom je, že jeho štruktúra je rovnomernejšia a distribúcia veľkosti pórov predstavuje bipolárnu distribúciu koexistencie mikro-nano a spekanie je úplnejšie spôsobené. Na druhej strane, lineárna rýchlosť zmrštenia a znovu vypálená lineárna rýchlosť zmrštenia mullitových tepelne izolačných žiaruvzdorných tehál pripravených metódou strojového lisovania sú menšie ako tie, ktoré sa pripravujú metódou extrúzie. Je to spôsobené najmä rôznymi smermi sily v procese formovania. Spôsobené. Vzorka pripravená metódou strojového lisovania počas procesu vypaľovania do určitej miery napučí.
2.2 Vplyv metódy lisovania na pevnosť
Mulitové tehly pripravené penovou metódou majú dobrú pevnosť v tlaku a pevnosť v ohybe. Pevnosť v tlaku dosahuje 5,6 MPa a pevnosť v ohybe 3,2 MPa; pričom vzorky pripravené metódou strojového lisovania majú pevnosť v tlaku a pevnosť v ohybe. Obe sú veľmi nízke, iba 1/4 prvého. Hlavným dôvodom nižšej pevnosti posledne menovaného je efekt "elastického následného efektu" tvorcu pórov počas procesu lisovania, ktorý vedie k vnútorným trhlinám vo výrobku.
2.3 Vplyv spôsobu tvarovania na teplotu mäknutia pri zaťažení
Teplota zmäkčovania záťaže mullitovej tehly pripravenej penovou metódou je o 100 stupňov vyššia ako pri metóde strojového lisovania alebo extrúznej metódy, zatiaľ čo teplota mäknutia záťaže mulitovej tehly pripravenej metódou strojového lisovania a metódou extrúzie je takmer rovnaký. Teplota mäknutia pri zaťažení izolačného materiálu nesúvisí len s chemickým a fázovým zložením materiálu, ale je neoddeliteľná aj od jeho pórovej štruktúry. V mullitovej tehle pripravenej penovou metódou sú na nej rovnomerne rozmiestnené okrúhle póry, ktoré dokážu efektívne rozptýliť koncentráciu napätia a zlepšiť schopnosť odolávať vonkajším silám bez deformácie. Zároveň jeho mikro-nano-úrovňová kombinovaná štruktúra pórov dokáže efektívne rozptýliť teplo. Vďaka namáhaniu má lepšiu objemovú stabilitu pri vysokých teplotách.
2.4 Vplyv spôsobu tvarovania na tepelnú vodivosť
Pri rovnakej objemovej hmotnosti je tepelná vodivosť mullitových tehál pripravených penovou metódou menšia ako pri metóde strojového lisovania alebo extrúznej metódy. Tepelná vodivosť úzko súvisí s pórovitosťou produktu a pórovitosť sa zvyšuje. Rozhranie plyn-tuhá fáza sa zvýši a fonónový rozptyl vedenia tepla v pevnej fáze sa zvýši, čím sa zníži tepelná vodivosť žiaruvzdorného materiálu. Súčasne s priemerom pórov úzko súvisí aj tepelná vodivosť. V podmienkach vysokej teploty sa zintenzívňuje pohyb molekúl plynu. Stredná voľná dráha je znížená v dôsledku zvýšenia pravdepodobnosti kolízie. Keď je stredná voľná dráha pohybu molekúl plynu bližšia alebo dokonca väčšia ako veľkosť mikropórov v tomto rozsahu, konvekčný prenos tepla v póroch sa oslabuje a tepelná vodivosť materiálu klesá. . Póry mullitových tehál pripravených penovou metódou sú mikro-nano póry, konvekčný prenos tepla je výrazne znížený a tepelnoizolačný efekt je výrazne zlepšený.
na záver
Porovnaním úžitkových vlastností mullitových ľahkých izolačných tehál pripravených tromi rôznymi spôsobmi tvarovania. Môžeme vidieť, že penová metóda má výhody dobrého tepelnoizolačného účinku, vysokej teploty zmäkčovania zaťaženia, dobrej pevnosti a nízkej rýchlosti lineárnej zmeny spaľovania, takže má zrejmé výhody.
