Ušteda energije u industrijskim pećima oduvijek je bila ključno pitanje koje moraju hitno riješiti veliki potrošači energije kao što su metalurgija, mašinska i hemijska industrija. Upotreba laganih toplotnoizolacionih materijala male zapreminske mase i niske toplotne provodljivosti kao obloge peći jedno je od njenih efikasnih rešenja. Zbog svoje niske toplotne provodljivosti, malog toplotnog kapaciteta, otpornosti na visoke temperature, dobre otpornosti na toplotne udare, visoke preciznosti dimenzija i ujednačene strukture, mulitne toplotnoizolacione vatrostalne opeke su pogodne za različite oblasti kao što su metalurgija, petrohemija, građevinski materijali, keramika, i mašinerije. Ova vrsta obloge i podloge vruće površine industrijske peći, jer može biti u direktnom kontaktu sa plamenom, izuzetno je odličan toplotnoizolacioni vatrostalni materijal.
Mulitne toplotnoizolacione vatrostalne opeke postižu efekat male težine i toplotne izolacije tako što izrađuju rupe unutar materijala. Stoga je princip pripreme uvođenje pora u materijal, uglavnom uključujući metodu sagorevanja, pjenastu metodu i kemijsku metodu. Uobičajene metode kao što su reakcijska metoda, metoda poroznog materijala, metoda brizganja u gelu, 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 oblikovanja. Različiti procesi pripreme imaju važan uticaj na performanse mulitnih opeka. Kako bi se istražio utjecaj različitih procesa na mulitnu opeku, provedeni su eksperimenti za pripremu mulitnih opeka trima metodama: metodom strojnog presovanja, metodom ekstruzije i pjenom. I uporedio njegove performanse.
Eksperimentiraj
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 pjenjenje korišteno u eksperimentu bio je natrijum dodecil sulfonat. Korišteni materijali za izgaranje su piljevina i kuglice od polipropilena. Vezivno sredstvo je polivinil alkohol (PVA).
1.2 Priprema
Metoda pjene: Eksperimentalne sirovine se prethodno miješaju 4 sata prema omjeru u tabeli. Dodajte 30~35% vode da se prah pomiješa u jednoličnu i stabilnu suspenziju; zatim dodajte vodu u sredstvo za pjenjenje i miješajte velikom brzinom da dobijete stabilnu pjenu: na kraju ravnomjerno pomiješajte kašu i pjenu. Ubrizgajte ga u kalup 40mmx40mmx160mm. I lagano protresite. Nakon što uklonite velike mjehuriće, stavite ga na sobnu temperaturu da se prirodno suši 8-12 sati. Izvaditi iz kalupa i peći na 1100 stepeni 24 sata. Nakon pečenja na 1550 posto i držanja na toplom 3 sata, dobija se mulitna toplotnoizolaciona vatrostalna opeka.
Metoda prešanja: Eksperimentalne sirovine su prethodno miješane prema omjeru 2# u Tabeli 1 tokom 4 sata, zatim je polivinil alkohol razrijeđen i zatim dodan u jednolično izmiješani prah. Miješa se 10-15 minuta i ekstrudira u gredicu 114mm×65mm×230mm pod pritiskom od 5MPa. Cigle se peku na 110 stepeni 24 sata. Peku se na 1550 stepeni i drže 3 sata da bi se dobile mulitne toplotnoizolacione vatrostalne opeke.
Metoda ekstruzije: Eksperimentalne sirovine su prethodno pomiješane prema omjeru 3# u Tabeli 1 tokom 4 sata, dodano je 10-15težinski postotak vode i zatim ravnomjerno miješano. Nakon procesnih postupaka kao što su hvatanje materijala i rafiniranje isplake, 114mm× je pripremljen ekstruzijom. Cigle 65mm×230mm su pečene na 1100C tokom 24h, zatim pečene na 1550 stepeni i držane 3h da bi se dobile mulitne cigle.
1.3 Karakterizacija
Pod pretpostavkom da je zapreminska gustina uzoraka pripremljenih pomoću tri metode oblikovanja 1.0-1.1g/cm3, performanse svake grupe uzoraka se testiraju više puta i uzima se prosječna vrijednost.
(1) Stopa linearne promjene uzorka nakon spaljivanja određena je prema nacionalnom standardu GB/T5998-2007:
(2) Stopa promjene linije za ponovno sagorevanje utvrđuje se u skladu sa nacionalnim standardom (GB/T3997.1-1998);
(3) Čvrstoća na pritisak uzorka određena je u skladu sa nacionalnim standardom (GB/T3997.2-1998);
(4) Toplotna provodljivost uzorka je u skladu sa standardom metalurške industrije (YB/T4130-2005). Za mjerenje koristite ravni mjerač toplotne provodljivosti (PBD-12-4Y);
(5) Visokotemperaturna temperatura omekšavanja uzorka određena je u skladu sa nacionalnim standardom (GB/T5989-1998). Mjeri se metodom diferencijalnog povećanja.
Rezultati i diskusija
2.1 Utjecaj metode oblikovanja na promjene linije
Nakon što je uzorak mulitne opeke pečen na 1550 stepeni 3 sata, linearna brzina skupljanja uzorka pripremljenog pjenastom metodom bila je najveća. Dostiže 2,4 posto; linearna brzina skupljanja uzorka pripremljenog metodom ekstruzije je najmanja, svega 1,3 posto. Daljnjim ponovnim sagorevanjem uzorka na 1620 stepeni tokom 12h, uzorak pripremljen metodom pene ima najmanju stopu linearnog skupljanja pri ponovnom sagorevanju od 0,73 odsto; dok uzorak pripremljen metodom ekstruzionog presovanja ima najveću stopu linearnog skupljanja pri ponovnom sagorevanju, koja dostiže 1,56 odsto.
Mulitna opeka pripremljena pjenastim metodom ima karakteristike velikog linearnog skupljanja nakon pečenja i malog linearnog skupljanja nakon ponovnog pečenja. Glavni razlog je to što je njegova struktura ujednačenija, a raspodjela veličine pora predstavlja bipolarnu raspodjelu mikro-nano koegzistencije, a sinteriranje je u potpunosti uzrokovano. S druge strane, brzina linearnog skupljanja i ponovno pečenog linearnog skupljanja mulitne toplotnoizolacione vatrostalne opeke pripremljene metodom mašinskog presovanja su manje od onih pripremljenih metodom ekstruzije. To je uglavnom zbog različitih smjerova sila u procesu oblikovanja. Uzrokovano. Uzorak pripremljen metodom mašinskog presovanja će tokom procesa pečenja do određene mere nabubriti.
2.2 Utjecaj metode oblikovanja na čvrstoću
Mulitne opeke pripremljene pjenastim metodom imaju dobru tlačnu čvrstoću i čvrstoću na savijanje. Čvrstoća na pritisak dostiže 5,6 MPa, a čvrstoća na savijanje 3,2 MPa; dok uzorci pripremljeni metodom mašinskog presovanja imaju čvrstoću na pritisak i čvrstoću na savijanje. Obje su vrlo niske, samo 1/4 od prethodnog. Glavni razlog za nižu čvrstoću potonjeg je efekat "elastičnog naknadnog efekta" formirača pora tokom procesa presovanja, što dovodi do unutrašnjih pukotina u proizvodu.
2.3 Utjecaj metode oblikovanja na temperaturu omekšavanja pod opterećenjem
Temperatura omekšavanja mulitne opeke pripremljene pjenastim metodom je 100 stepeni viša od temperature mašinskog presovanja ili ekstruzije, dok je temperatura omekšavanja mulitne opeke pripremljene metodom mašinskog presovanja i metodom ekstruzije skoro isto. Temperatura omekšavanja opterećenja izolacijskog materijala nije povezana samo s kemijskim i faznim sastavom materijala, već je neodvojiva i od njegove strukture pora. U mulitnoj opeci pripremljenoj metodom pjene, okrugle pore su ravnomjerno raspoređene na njoj, što može efikasno raspršiti koncentraciju naprezanja i poboljšati sposobnost otpora vanjskim silama bez deformacija. Istovremeno, njegova kombinovana struktura pora na mikro-nano nivou može efikasno dispergovati toplotu. Stres čini da ima bolju stabilnost volumena u uslovima visoke temperature.
2.4. Utjecaj metode oblikovanja na toplinsku provodljivost
U slučaju iste nasipne gustine, toplinska provodljivost mulitnih opeka pripremljenih pjenastim metodom je manja od one kod metode strojnog presovanja ili metode ekstruzije. Toplotna provodljivost je usko povezana s poroznošću proizvoda, a poroznost se povećava. Interfejs gas-čvrsta faza je povećan, a fononsko raspršivanje toplotne provodljivosti čvrste faze je povećano, čime se smanjuje toplotna provodljivost vatrostalnog materijala. Istovremeno, toplotna provodljivost je takođe usko povezana sa prečnikom pora. U uslovima visoke temperature, kretanje molekula gasa se intenzivira. Srednji slobodni put se smanjuje zbog povećanja vjerovatnoće sudara. Kada je srednja slobodna putanja kretanja molekula gasa bliža ili čak veća od veličine mikropora u ovom opsegu, konvektivni prenos toplote u porama slabi i toplotna provodljivost materijala opada. . Pore mulitne opeke pripremljene pjenastom metodom su mikro-nano pore, konvektivni prijenos topline je značajno smanjen, a učinak toplinske izolacije je značajno poboljšan.
u zakljucku
Upoređivanjem performansi mulitnih laganih izolacijskih opeka pripremljenih pomoću tri različite metode oblikovanja. Možemo vidjeti da metoda pjene ima prednosti dobrog efekta toplinske izolacije, visoke temperature omekšavanja opterećenja, dobre čvrstoće i niske stope linearne promjene ponovnog sagorijevanja, tako da ima očigledne prednosti.
