L'estalvi energètic dels forns industrials sempre ha estat un tema clau que cal resoldre amb urgència pels grans consumidors d'energia com la metal·lúrgia, la maquinària i les indústries químiques. L'ús de materials aïllants tèrmics lleugers amb baixa densitat aparent i baixa conductivitat tèrmica com a revestiment del forn és una de les seves solucions efectives. A causa de la seva baixa conductivitat tèrmica, baixa capacitat de calor, resistència a altes temperatures, bona resistència al xoc tèrmic, alta precisió dimensional i estructura uniforme, els maons refractaris aïllants de mullita són adequats per a diversos camps com ara la metal·lúrgia, la petroquímica, els materials de construcció, la ceràmica, i maquinària. Aquest tipus de revestiment i suport de superfície calenta del forn industrial, perquè pot estar en contacte directe amb la flama, és un material refractari d'aïllament tèrmic extremadament excel·lent.
Els maons refractaris aïllants de mullita aconsegueixen l'efecte de pes lleuger i aïllament tèrmic fent forats dins del material. Per tant, el principi de preparació és introduir porus al material, incloent principalment el mètode de cremat, el mètode d'escuma i el mètode químic. Mètodes comuns com el mètode de reacció, el mètode de material porós, el mètode d'emmotllament per injecció de gel, el mètode de liofilització i el mètode de descomposició in situ. Entre ells, el mètode de desgast es pot dividir en mètode d'extrusió i mètode de premsat a màquina a causa dels diferents mètodes d'emmotllament. Els diferents processos de preparació tenen una influència important en el rendiment dels maons de mullita. Per tal d'explorar la influència de diferents processos en els maons de mullita, es van realitzar experiments per preparar maons de mullita mitjançant tres mètodes: mètode de premsat a màquina, mètode d'extrusió i mètode d'escuma. I va comparar el seu rendiment.
Experimenta
1.1 Matèries primeres
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 és 0.{043-0.2mm), cianita i silimanita. L'agent d'escuma utilitzat en l'experiment va ser dodecil sulfonat de sodi. Els materials de cremat utilitzats van ser serradures i boles de polipropilè. L'agent aglutinant és l'alcohol polivinílic (PVA).
1.2 Preparació
Mètode d'escuma: les matèries primeres experimentals es barregen prèviament durant 4 hores segons la proporció de la taula. Afegiu un 30 ~ 35% en pes d'aigua per barrejar la pols en una pasta uniforme i estable; a continuació, afegiu aigua a l'espumant i remeneu a gran velocitat per obtenir una escuma estable: finalment barregeu la pasta i l'escuma uniformement. Injecteu-lo en un motlle de 40 mm x 40 mm x 160 mm. I sacseja-ho lleugerament. Després d'eliminar les bombolles grans, poseu-la a temperatura ambient perquè s'assequi de manera natural durant 8-12 hores. Desemmotllar i coure a 1100 graus durant 24 hores. Després de cocció al 1550 per cent i mantenir-lo calent durant 3 hores, s'obté un maó refractari termoaïllant de mullita.
Mètode de premsat: les matèries primeres experimentals es van barrejar prèviament segons la proporció de 2 # a la taula 1 durant 4 hores, després es va diluir l'alcohol polivinílic i després es va afegir a la pols barrejada uniformement. Es remena durant 10-15 minuts i s'extrudeix en una palangana de 114 mm × 65 mm × 230 mm a una pressió de 5 MPa. Els maons es couen a 110 graus durant 24 hores. Es couen a 1550 graus i es mantenen durant 3 hores per obtenir maons refractaris termoaïllants de mullita.
Mètode d'extrusió: les matèries primeres experimentals es van barrejar prèviament segons la proporció de 3 # a la taula 1 durant 4 hores, i es va afegir un 10-15% en pes d'aigua i després es va agitar uniformement. Després dels procediments de procés, com ara la captura de material i el refinament de fang, es va preparar 114 mm × per extrusió. Els maons de 65 mm × 230 mm es van coure a 1100 °C durant 24 hores, després es van cuinar a 1550 graus i es van mantenir durant 3 hores per obtenir maons de mullita.
1.3 Caracterització
Sota la premissa que la densitat a granel de les mostres preparades pels tres mètodes d'emmotllament és d'1,0-1,1 g/cm3, el rendiment de cada grup de mostres es prova diverses vegades i es pren el valor mitjà.
(1) La taxa de canvi lineal de la mostra després de la crema es determina segons l'estàndard nacional GB/T5998-2007:
(2) La velocitat de canvi de la línia de recrema s'ha de determinar d'acord amb la norma nacional (GB/T3997.1-1998);
(3) La resistència a la compressió de la mostra es determina d'acord amb l'estàndard nacional (GB/T3997.2-1998);
(4) La conductivitat tèrmica de la mostra està d'acord amb l'estàndard de la indústria metal·lúrgica (YB/T4130-2005). Utilitzeu un mesurador de conductivitat tèrmica pla (PBD-12-4Y) per a la mesura;
(5) La temperatura de suavització de càrrega a alta temperatura de la mostra es determina d'acord amb l'estàndard nacional (GB/T5989-1998). Es mesura mitjançant el mètode d'augment del diferencial.
Resultats i discussió
2.1 La influència del mètode d'emmotllament en els canvis de línia
Després que la mostra de maó de mullita es conés a 155 0 graus durant 3 hores, la taxa de contracció lineal de la mostra preparada pel mètode d'escuma va ser la més gran. Arriba al 2,4 per cent; la taxa de contracció lineal de la mostra preparada pel mètode d'extrusió és la més petita, només l'1,3 per cent. Després de tornar a cremar la mostra a 1620 graus durant 12 h, la mostra preparada pel mètode d'escuma té la taxa de contracció lineal de recremat més petita del 0,73 per cent; mentre que la mostra preparada pel mètode d'emmotllament per extrusió té la taxa de contracció lineal de recremat més gran, arribant a l'1,56 per cent.
El maó de mullita preparat pel mètode d'escuma té les característiques d'una gran contracció lineal després de la cocció i una baixa contracció lineal després de tornar a disparar. El motiu principal és que la seva estructura és més uniforme i la distribució de la mida dels porus presenta una distribució bipolar de coexistència micro-nano, i la sinterització és més totalment causada. D'altra banda, la taxa de contracció lineal i la taxa de contracció lineal re-coberta dels maons refractaris aïllants de mullita preparats pel mètode de premsat a màquina són més petites que les preparades pel mètode d'extrusió. Això es deu principalment a les diferents direccions de força en el procés d'emmotllament. Causat per. La mostra preparada pel mètode de premsat a màquina s'inflarà fins a cert punt durant el procés de cocció.
2.2 La influència del mètode d'emmotllament en la resistència
Els maons de mullita preparats pel mètode d'escuma tenen una bona resistència a la compressió i resistència a la flexió. La resistència a la compressió arriba als 5,6 MPa i la resistència a la flexió arriba als 3,2 MPa; mentre que les mostres preparades pel mètode de premsat a màquina tenen resistència a la compressió i resistència a la flexió. Tots dos són molt baixos, només 1/4 dels primers. El motiu principal de la menor resistència d'aquest últim és l'efecte "següent elàstic" del formador de porus durant el procés d'emmotllament per premsa, que provoca esquerdes internes al producte.
2.3 Influència del mètode d'emmotllament en la temperatura d'estovament sota càrrega
La temperatura de suavització de càrrega del maó de mullita preparat pel mètode d'escuma és 100 graus superior a la del mètode de premsat a màquina o el mètode d'extrusió, mentre que la temperatura de suavització de càrrega del maó de mullita preparat pel mètode de premsat a màquina i el mètode d'extrusió és gairebé gairebé. el mateix. La temperatura de suavització de càrrega del material aïllant no només està relacionada amb la composició química i de fase del material, sinó que també és inseparable de la seva estructura de porus. En el maó de mullita preparat pel mètode d'escuma, els porus rodons es distribueixen uniformement, que poden dispersar eficaçment la concentració d'estrès i millorar la capacitat de resistir forces externes sense deformació. Al mateix temps, la seva estructura de porus combinada a nivell micro-nano pot dispersar la calor de manera efectiva. L'estrès fa que tingui una millor estabilitat del volum en condicions d'alta temperatura.
2.4 La influència del mètode d'emmotllament en la conductivitat tèrmica
En el cas de la mateixa densitat a granel, la conductivitat tèrmica dels maons de mullita preparats pel mètode d'escuma és menor que la del mètode de premsat a màquina o el mètode d'extrusió. La conductivitat tèrmica està estretament relacionada amb la porositat del producte, i la porositat augmenta. La interfície de fase gas-sòlida augmenta i la dispersió de fonons de la conducció de calor en fase sòlida, reduint així la conductivitat tèrmica del material refractari. Al mateix temps, la conductivitat tèrmica també està estretament relacionada amb el diàmetre dels porus. En condicions d'alta temperatura, el moviment de les molècules de gas s'intensifica. El camí lliure mitjà es redueix a causa de l'augment de la probabilitat de col·lisió. Quan el camí lliure mitjà del moviment de la molècula de gas és més propera o fins i tot més gran que la mida dels microporus en aquest rang, la transferència de calor convectiva als porus es debilita i la conductivitat tèrmica del material disminueix. . Els porus dels maons de mullita preparats pel mètode d'escuma són micro-nano porus, la transferència de calor convectiva es redueix molt i l'efecte d'aïllament tèrmic millora significativament.
en conclusió
Comparant el rendiment dels maons aïllants lleugers de mullita preparats per tres mètodes d'emmotllament diferents. Podem veure que el mètode d'escuma té els avantatges d'un bon efecte d'aïllament tèrmic, una alta temperatura de suavització de càrrega, una bona resistència i una baixa taxa de canvi lineal de recremat, de manera que té avantatges evidents.
