Economisirea energiei la cuptoarele industriale a fost întotdeauna o problemă cheie care trebuie rezolvată urgent de marii consumatori de energie, cum ar fi industria metalurgică, mașinile și industria chimică. Utilizarea materialelor ușoare termoizolante cu densitate în vrac scăzută și conductivitate termică scăzută ca căptușeală a cuptorului este una dintre soluțiile sale eficiente. Datorită conductibilității termice scăzute, capacității termice scăzute, rezistenței la temperaturi ridicate, rezistenței bune la șocuri termice, preciziei dimensionale ridicate și structurii uniforme, cărămizile refractare termoizolante de mullit sunt potrivite pentru diverse domenii precum metalurgie, petrochimie, materiale de construcție, ceramică, si utilaje. Acest tip de căptușeală și suport de suprafață fierbinte a cuptorului industrial, deoarece poate fi în contact direct cu flacăra, este un material refractar de izolare termică extrem de excelentă.
Cărămizile refractare termoizolante Mullite realizează efectul de greutate redusă și de izolare termică prin realizarea de găuri în interiorul materialului. Prin urmare, principiul pregătirii este introducerea de pori în material, incluzând în principal metoda de ardere, metoda spumei și metoda chimică. Metode comune, cum ar fi metoda de reacție, metoda materialului poros, metoda de turnare prin injecție cu gel, metoda de uscare prin congelare și metoda de descompunere in situ. Printre acestea, metoda de ardere poate fi împărțită în metoda de extrudare și metoda de presare a mașinii datorită diferitelor metode de turnare. Diferite procese de preparare au o influență importantă asupra performanței cărămizilor de mullit. Pentru a explora influența diferitelor procese asupra cărămizilor de mullit, au fost efectuate experimente de preparare a cărămizilor de mullit prin trei metode: metoda de presare la mașină, metoda extrudarii și metoda spumei. Și i-a comparat performanța.
Experiment
1.1 Materii prime
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 este 0.{043-0.2mm), cianită și silimanită. Agentul de spumare utilizat în experiment a fost dodecil sulfonat de sodiu. Materialele de ardere folosite au fost rumeguș și bile din polipropilenă. Agentul de legare este alcoolul polivinilic (PVA).
1.2 Pregătire
Metoda spumei: Materiile prime experimentale sunt preamestecate timp de 4 ore conform raportului din tabel. Adăugați 30~35% în greutate apă pentru a amesteca pulberea într-o suspensie uniformă și stabilă; apoi adăugați apă la agentul de spumă și amestecați la viteză mare pentru a obține o spumă stabilă: la final amestecați suspensia și spuma uniform. Injectați-l într-o matriță de 40mmx40mmx160mm. Și agitați-l ușor. După ce ați îndepărtat bulele mari, puneți-l la temperatura camerei pentru a se usuca în mod natural timp de 8-12 ore. Se demolează și se coace la 1100 de grade timp de 24 de ore. După arderea la 1550 la sută și menținută caldă timp de 3 ore, se obține o cărămidă refractară termoizolantă de mulită.
Metoda de presare: Materiile prime experimentale au fost preamestecate în conformitate cu raportul de 2# din Tabelul 1 timp de 4 ore, apoi alcoolul polivinilic a fost diluat și apoi adăugat la pulberea amestecată uniform. Se agită timp de 10-15 minute și se extrudă într-o țagla de 114 mm × 65 mm × 230 mm la o presiune de 5 MPa Cărămizile sunt coapte la 110 grade timp de 24 de ore. Se ard la 1550 de grade si se pastreaza 3 ore pentru a obtine caramizi refractare termoizolante de mulita.
Metoda de extrudare: Materiile prime experimentale au fost pre-amestecate în conformitate cu proporția de 3# din Tabelul 1 timp de 4 ore și s-a adăugat 10-15% în greutate apă și apoi s-a agitat uniform. După procedurile de proces, cum ar fi captarea materialelor și rafinarea noroiului, 114 mm× a fost preparat prin extrudare. Cărămizile de 65mm×230mm au fost coapte la 1100C timp de 24 de ore, apoi arse la 1550 de grade și ținute timp de 3 ore pentru a obține cărămizi de mullit.
1.3 Caracterizare
Sub premisa că densitatea în vrac a probelor preparate prin cele trei metode de turnare este 1,0-1,1g/cm3, performanța fiecărui grup de probe este testată de mai multe ori și se ia valoarea medie.
(1) Rata de schimbare liniară a probei după ardere este determinată conform standardului național GB/T5998-2007:
(2) Viteza de schimbare a liniei de reardere se determină în conformitate cu standardul național (GB/T3997.1-1998);
(3) Rezistența la compresiune a probei este determinată în conformitate cu standardul național (GB/T3997.2-1998);
(4) Conductivitatea termică a probei este în conformitate cu standardul industriei metalurgice (YB/T4130-2005). Utilizați un contor de conductivitate termică plat (PBD-12-4Y) pentru măsurare;
(5) Temperatura de înmuiere a sarcinii la temperatură înaltă a probei este determinată în conformitate cu standardul național (GB/T5989-1998). Se măsoară prin metoda creșterii diferențiale.
Rezultate și discuții
2.1 Influența metodei de turnare asupra modificărilor liniei
După ce proba de cărămidă de mullit a fost arsă la 1550 grade timp de 3 ore, rata de contracție liniară a probei preparate prin metoda spumei a fost cea mai mare. Se ajunge la 2,4 la sută; rata de contracție liniară a probei preparate prin metoda de extrudare este cea mai mică, doar 1,3 la sută. Reardând în continuare proba la 1620 de grade timp de 12 ore, proba preparată prin metoda spumei are cea mai mică rată de contracție liniară la reardere de 0,73 la sută; în timp ce proba preparată prin metoda de turnare prin extrudare are cea mai mare rată de contracție liniară la reardere, atingând 1,56 la sută.
Cărămida de mullit preparată prin metoda spumei are caracteristicile unei contracție liniară mare după ardere și contracție liniară scăzută după ardere din nou. Motivul principal este că structura sa este mai uniformă, iar distribuția mărimii porilor prezintă o distribuție bipolară a coexistenței micro-nano, iar sinterizarea este mai complet cauzată. Pe de altă parte, rata de contracție liniară și rata de contracție liniară re-arsă a cărămizilor refractare termoizolante de mullit preparate prin metoda de presare a mașinii sunt mai mici decât cele preparate prin metoda de extrudare. Acest lucru se datorează în principal direcțiilor diferitelor forțe în procesul de turnare. Cauzat de. Proba preparată prin metoda de presare a mașinii se va umfla într-o anumită măsură în timpul procesului de ardere.
2.2 Influența metodei de turnare asupra rezistenței
Cărămizile de mullit preparate prin metoda spumei au o bună rezistență la compresiune și rezistență la încovoiere. Rezistența la compresiune ajunge la 5,6 MPa și rezistența la încovoiere ajunge la 3,2 MPa; în timp ce probele preparate prin metoda de presare cu mașină au rezistență la compresiune și rezistență la încovoiere. Ambele sunt foarte mici, doar 1/4 din primele. Principalul motiv pentru rezistența mai scăzută a acestuia din urmă este efectul de „efect ulterioară elastic” al formatorului de pori în timpul procesului de turnare prin presare, ceea ce duce la fisuri interne în produs.
2.3 Influența metodei de turnare asupra temperaturii de înmuiere sub sarcină
Temperatura de înmuiere a încărcăturii cărămizii de mulit preparată prin metoda spumei este cu 100 de grade mai mare decât cea a metodei de presare a mașinii sau a metodei de extrudare, în timp ce temperatura de înmuiere a sarcinii a cărămizii de mulit preparată prin metoda de presare a mașinii și metoda de extrudare este aproape aceeași. Temperatura de înmuiere a sarcinii a materialului de izolație nu este legată doar de compoziția chimică și de fază a materialului, ci și inseparabilă de structura sa porilor. În cărămida de mullit preparată prin metoda spumei, porii rotunzi sunt distribuiți uniform pe ea, ceea ce poate dispersa eficient concentrația de stres și poate îmbunătăți capacitatea de a rezista forțelor externe fără deformare. În același timp, structura sa combinată de pori micro-nano-nivel poate dispersa eficient căldura. Stresul îl face să aibă o stabilitate mai bună a volumului în condiții de temperatură ridicată.
2.4 Influența metodei de turnare asupra conductibilității termice
În cazul aceleiași densități în vrac, conductivitatea termică a cărămizilor de mullit preparate prin metoda spumei este mai mică decât cea a metodei de presare la mașină sau a metodei de extrudare. Conductivitatea termică este strâns legată de porozitatea produsului, iar porozitatea crește. Interfața fază gaz-solidă este crescută și împrăștierea fononului a conducției termice în fază solidă este crescută, reducând astfel conductivitatea termică a materialului refractar. În același timp, conductivitatea termică este, de asemenea, strâns legată de diametrul porilor. În condiții de temperatură ridicată, mișcarea moleculelor de gaz este intensificată. Calea liberă medie este redusă datorită creșterii probabilității de coliziune. Atunci când calea liberă medie a mișcării moleculei de gaz este mai aproape sau chiar mai mare decât dimensiunea microporilor din acest interval, transferul de căldură convectiv în pori slăbește și conductivitatea termică a materialului scade. . Porii cărămizilor de mullit pregătiți prin metoda spumei sunt micro-nano pori, transferul de căldură convectiv este mult redus, iar efectul de izolare termică este îmbunătățit semnificativ.
în concluzie
Prin compararea performanței cărămizilor izolatoare ușoare de mullit preparate prin trei metode diferite de turnare. Putem vedea că metoda spumei are avantajele efectului de izolare termică bună, temperatură ridicată de înmuiere a sarcinii, rezistență bună și rată scăzută de schimbare liniară de reardere, deci are avantaje evidente.
