Ušteda energije industrijskih peći oduvijek je bila ključno pitanje koje hitno trebaju riješiti veliki potrošači energije poput metalurgije, strojeva i kemijske industrije. Korištenje laganih toplinsko-izolacijskih materijala niske nasipne gustoće i niske toplinske vodljivosti kao obloge peći jedno je od učinkovitih rješenja. Zbog niske toplinske vodljivosti, niskog toplinskog kapaciteta, otpornosti na visoke temperature, dobre otpornosti na toplinske udare, visoke točnosti dimenzija i ujednačene strukture, vatrostalne opeke od mulita za toplinsku izolaciju prikladne su za različita područja kao što su metalurgija, petrokemija, građevinski materijali, keramika, i strojeva. Ova vrsta obloge i podloge za vruću površinu industrijske peći, budući da može biti u izravnom kontaktu s plamenom, iznimno je izvrsna toplinska izolacija vatrostalnog materijala.
Toplinsko-izolacijske vatrostalne opeke od mulita postižu učinak male težine i toplinske izolacije izradom rupa unutar materijala. Stoga je princip pripreme uvođenje pora u materijal, uglavnom uključujući metodu izgaranja, metodu pjene i kemijsku metodu. Uobičajene metode kao što su reakcijska metoda, metoda poroznog materijala, metoda brizganja gela, metoda sušenja smrzavanjem i metoda razgradnje na licu mjesta. Među njima, metoda izgaranja može se podijeliti na metodu ekstruzije i metodu strojnog prešanja zbog različitih metoda kalupljenja. Različiti postupci pripreme imaju važan utjecaj na performanse mulitnih opeka. Kako bi se istražio utjecaj različitih procesa na mulitne opeke, provedeni su eksperimenti za pripremu mulitnih opeka trima metodama: metodom strojnog prešanja, metodom ekstruzije i metodom pjene. I usporedio njegovu izvedbu.
Eksperiment
1.1 Sirovine
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 0.043-0.2mm), kijanit i silimanit. Sredstvo za stvaranje pjene korišteno u eksperimentu bio je natrijev dodecil sulfonat. Korišteni materijali za izgaranje su piljevina i polipropilenske kuglice. Vezivno sredstvo je polivinil alkohol (PVA).
1.2 Priprema
Metoda pjene: Eksperimentalne sirovine se prethodno miješaju 4 sata prema omjeru u tablici. Dodajte 30~35 težinskih postotaka vode da pomiješate prah u jednoličnu i stabilnu kašu; zatim dodajte vodu sredstvu za stvaranje pjene i miješajte velikom brzinom da dobijete stabilnu pjenu: na kraju smjesu i pjenu ravnomjerno pomiješajte. Ubrizgajte ga u kalup 40mmx40mmx160mm. I lagano ga protresite. Nakon što uklonite velike mjehuriće, stavite ga na sobnu temperaturu da se prirodno suši 8-12 sati. Izvadite kalup i pecite na 1100 stupnjeva 24 sata. Nakon pečenja na 1550 posto i držanja na toplom 3 sata dobiva se mulitna toplinski izolacijska vatrostalna opeka.
Metoda prešanja: Eksperimentalne sirovine prethodno su miješane u skladu s omjerom 2# u tablici 1 tijekom 4 sata, zatim je polivinil alkohol razrijeđen i zatim dodan u jednolično izmiješani prah. Miješa se 10-15 minuta i ekstrudira se u trupac dimenzija 114mm×65mm×230mm pod pritiskom od 5MPa. Cigle se peku na 110 stupnjeva 24 sata. Peku se na 1550 stupnjeva i drže 3 sata kako bi se dobile vatrostalne opeke od mulita za toplinsku izolaciju.
Metoda ekstruzije: Eksperimentalne sirovine prethodno su miješane u skladu s udjelom 3# u tablici 1 tijekom 4 sata, te je dodano 10-15 težinskih postotaka vode i zatim jednolično miješano. Nakon procesnih postupaka kao što su hvatanje materijala i pročišćavanje isplake, 114mm× je pripremljeno ekstruzijom. Opeke dimenzija 65 mm × 230 mm pečene su na 1100 C 24 sata, zatim pečene na 1550 stupnjeva i držane 3 sata kako bi se dobile opeke od mulita.
1.3 Karakterizacija
Pod pretpostavkom da je nasipna gustoća uzoraka pripremljenih trima metodama kalupljenja 1.0-1.1g/cm3, izvedba svake skupine uzoraka testirana je više puta i uzeta je prosječna vrijednost.
(1) Linearna stopa promjene uzorka nakon spaljivanja određena je prema nacionalnom standardu GB/T5998-2007:
(2) Brzina promjene linije ponovnog spaljivanja mora se odrediti u skladu s nacionalnim standardom (GB/T3997.1-1998);
(3) Tlačna čvrstoća uzorka određena je u skladu s nacionalnim standardom (GB/T3997.2-1998);
(4) Toplinska vodljivost uzorka u skladu je sa standardom metalurške industrije (YB/T4130-2005). Koristite plosnati mjerač toplinske vodljivosti (PBD-12-4Y) za mjerenje;
(5) Temperatura omekšavanja uzorka pri visokotemperaturnom opterećenju određena je u skladu s nacionalnim standardom (GB/T5989-1998). Mjeri se metodom povećanja diferencijala.
Rezultati i rasprava
2.1 Utjecaj metode kalupljenja na promjene linije
Nakon što je uzorak mulitne opeke pečen na 1550 stupnjeva 3 sata, linearna stopa skupljanja uzorka pripremljenog metodom pjene bila je najveća. Doseže 2,4 posto; linearna stopa skupljanja uzorka pripremljenog metodom ekstruzije je najmanja, samo 1,3 posto. Daljnjim ponovnim spaljivanjem uzorka na 1620 stupnjeva tijekom 12 sati, uzorak pripremljen metodom pjene ima najmanju stopu linearnog skupljanja ponovnog spaljivanja od 0,73 posto; dok uzorak pripremljen metodom ekstruzijskog kalupljenja ima najveću stopu linearnog skupljanja ponovnog spaljivanja, koja doseže 1,56 posto.
Mulitna opeka pripremljena metodom pjene ima karakteristike velikog linearnog skupljanja nakon pečenja i malog linearnog skupljanja nakon ponovnog pečenja. Glavni razlog je taj što je njegova struktura ujednačenija, a raspodjela veličine pora predstavlja bipolarnu raspodjelu mikro-nano koegzistencije, a sinteriranje je potpunije uzrokovano. S druge strane, linearna stopa skupljanja i ponovno pečena linearna stopa skupljanja termoizolacijske vatrostalne opeke od mulita pripremljene metodom strojnog prešanja manje su od onih pripremljenih metodom ekstruzije. To je uglavnom zbog različitih smjerova sila u procesu kalupljenja. Uzrokovano s. Uzorak pripremljen metodom strojnog prešanja će tijekom procesa pečenja do određene mjere nabubriti.
2.2 Utjecaj metode kalupljenja na čvrstoću
Mulitne opeke pripremljene metodom pjene imaju dobru tlačnu čvrstoću i čvrstoću na savijanje. Čvrstoća na pritisak doseže 5,6 MPa, a čvrstoća na savijanje 3,2 MPa; dok uzorci pripremljeni metodom strojnog prešanja imaju čvrstoću na pritisak i čvrstoću na savijanje. Obje su vrlo niske, samo 1/4 prve. Glavni razlog za nižu čvrstoću potonjeg je "elastični naknadni učinak" efekta formiranja pora tijekom procesa prešanja, što dovodi do unutarnjih pukotina u proizvodu.
2.3 Utjecaj metode kalupljenja na temperaturu omekšavanja pod opterećenjem
Temperatura omekšavanja opterećenja opeke od mulita pripremljene metodom pjene je 100 stupnjeva viša od one kod metode strojnog prešanja ili metode ekstruzije, dok je temperatura omekšavanja opterećenja opeke od mulita pripremljene metodom strojnog prešanja i metode ekstruzije gotovo isto. Temperatura omekšavanja izolacijskog materijala nije povezana samo s kemijskim i faznim sastavom materijala, već je i neodvojiva od strukture njegovih pora. U mulitnoj opeci pripremljenoj metodom pjene okrugle pore su ravnomjerno raspoređene, što može učinkovito raspršiti koncentraciju naprezanja i poboljšati sposobnost otpora vanjskim silama bez deformacije. U isto vrijeme, njegova struktura kombiniranih pora na mikro-nano razini može učinkovito raspršiti toplinu. Zbog stresa ima bolju stabilnost volumena u uvjetima visoke temperature.
2.4 Utjecaj metode kalupljenja na toplinsku vodljivost
U slučaju iste nasipne gustoće, toplinska vodljivost mulitnih opeka pripremljenih metodom pjene manja je od one kod metode strojnog prešanja ili metode ekstruzije. Toplinska vodljivost je usko povezana s poroznošću proizvoda, a poroznost se povećava. Povećava se sučelje plin-kruta faza i povećava se raspršenje fonona kod provođenja topline čvrste faze, čime se smanjuje toplinska vodljivost vatrostalnog materijala. U isto vrijeme, toplinska vodljivost također je usko povezana s promjerom pora. U uvjetima visoke temperature, kretanje molekula plina se pojačava. Srednji slobodni put se smanjuje zbog povećanja vjerojatnosti sudara. Kada je srednji slobodni put kretanja molekule plina bliži ili čak veći od veličine mikropora u tom području, konvekcijski prijenos topline u porama slabi i toplinska vodljivost materijala se smanjuje. . Pore mulitne opeke pripremljene metodom pjene su mikro-nano pore, konvekcijski prijenos topline je znatno smanjen, a učinak toplinske izolacije značajno poboljšan.
u zaključku
Usporedbom performansi mulitnih laganih izolacijskih opeka pripremljenih trima različitim metodama kalupljenja. Vidimo da metoda pjene ima prednosti dobrog učinka toplinske izolacije, visoke temperature omekšavanja pri opterećenju, dobre čvrstoće i niske linearne brzine ponovnog izgaranja, tako da ima očite prednosti.
