Η εξοικονόμηση ενέργειας των βιομηχανικών κλιβάνων ήταν πάντα ένα βασικό ζήτημα που πρέπει να επιλυθεί επειγόντως από μεγάλους καταναλωτές ενέργειας όπως η μεταλλουργία, οι μηχανές και οι χημικές βιομηχανίες. Η χρήση ελαφρών θερμομονωτικών υλικών με χαμηλή χύδην πυκνότητα και χαμηλή θερμική αγωγιμότητα ως επένδυση κλιβάνου είναι μία από τις αποτελεσματικές λύσεις του. Λόγω της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας, της χαμηλής θερμοχωρητικότητας, της αντοχής σε υψηλή θερμοκρασία, της καλής αντοχής σε θερμικό σοκ, της υψηλής ακρίβειας διαστάσεων και της ομοιόμορφης δομής, τα θερμομονωτικά πυρίμαχα τούβλα mullite είναι κατάλληλα για διάφορους τομείς όπως μεταλλουργία, πετροχημικά, οικοδομικά υλικά, κεραμικά, και μηχανήματα. Αυτό το είδος επένδυσης και επένδυσης θερμής επιφάνειας βιομηχανικού κλιβάνου, επειδή μπορεί να έρθει σε άμεση επαφή με τη φλόγα, είναι ένα εξαιρετικά εξαιρετικό θερμομονωτικό πυρίμαχο υλικό.
Τα θερμομονωτικά πυρίμαχα τούβλα Mullite επιτυγχάνουν το αποτέλεσμα του μικρού βάρους και της θερμομόνωσης κάνοντας τρύπες στο εσωτερικό του υλικού. Επομένως, η αρχή προετοιμασίας είναι η εισαγωγή πόρων στο υλικό, συμπεριλαμβανομένης κυρίως της μεθόδου καύσης, της μεθόδου αφρού και της χημικής μεθόδου. Κοινές μέθοδοι όπως η μέθοδος αντίδρασης, η μέθοδος πορώδους υλικού, η μέθοδος χύτευσης με έγχυση γέλης, η μέθοδος λυοφιλοποίησης και η μέθοδος αποσύνθεσης επί τόπου. Μεταξύ αυτών, η μέθοδος εξουθένωσης μπορεί να χωριστεί σε μέθοδο εξώθησης και μέθοδο συμπίεσης μηχανής λόγω των διαφορετικών μεθόδων χύτευσης. Οι διαφορετικές διαδικασίες προετοιμασίας έχουν σημαντική επίδραση στην απόδοση των τούβλων mullite. Προκειμένου να διερευνηθεί η επίδραση διαφορετικών διεργασιών στα τούβλα mullite, πραγματοποιήθηκαν πειράματα για την παρασκευή τούβλων mullite με τρεις μεθόδους: μέθοδο συμπίεσης με μηχανή, μέθοδο εξώθησης και μέθοδο αφρού. Και συνέκρινε τις επιδόσεις του.
Πείραμα
1.1 Πρώτες ύλες
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 είναι 0.043-0.2mm), κυανίτης και σιλιμανίτης. Ο παράγοντας αφρισμού που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα ήταν δωδεκυλ σουλφονικό νάτριο. Τα υλικά εξουθένωσης που χρησιμοποιήθηκαν ήταν πριονίδι και μπάλες πολυπροπυλενίου. Ο συνδετικός παράγοντας είναι η πολυβινυλική αλκοόλη (PVA).
1.2 Προετοιμασία
Μέθοδος αφρού: Οι πειραματικές πρώτες ύλες προαναμιγνύονται για 4 ώρες σύμφωνα με την αναλογία του πίνακα. Προσθέστε 30~35% κ.β. νερού για να αναμίξετε τη σκόνη σε ένα ομοιόμορφο και σταθερό πολτό. Στη συνέχεια, προσθέστε νερό στον αφριστικό παράγοντα και ανακατέψτε σε υψηλή ταχύτητα για να αποκτήσετε σταθερό αφρό: τέλος ανακατέψτε ομοιόμορφα τον πολτό και τον αφρό. Τοποθετήστε το σε ένα καλούπι 40mmx40mmx160mm. Και ανακινήστε το ελαφρά. Αφού αφαιρέσετε τις μεγάλες φυσαλίδες, τοποθετήστε το σε θερμοκρασία δωματίου για να στεγνώσει φυσικά για 8-12 ώρες. Ξεφορμάρουμε και ψήνουμε στους 1100 βαθμούς για 24 ώρες. Μετά το ψήσιμο στο 1550 τοις εκατό και τη διατήρηση του ζεστού για 3 ώρες, λαμβάνεται ένα θερμομονωτικό πυρίμαχο τούβλο mullite.
Μέθοδος συμπίεσης: Οι πειραματικές πρώτες ύλες προαναμείχθηκαν σύμφωνα με την αναλογία 2# στον Πίνακα 1 για 4 ώρες, στη συνέχεια η πολυβινυλική αλκοόλη αραιώθηκε και στη συνέχεια προστέθηκε στην ομοιόμορφα αναμεμειγμένη σκόνη. Ανακατεύουμε για 10-15 λεπτά και εξωθούμε σε μπίλια 114mm×65mm×230mm σε πίεση 5MPa Τα τούβλα ψήνονται στους 110 βαθμούς για 24 ώρες. Ψούνται στους 1550 βαθμούς και διατηρούνται για 3 ώρες για να ληφθούν θερμομονωτικά πυρίμαχα τούβλα mullite.
Μέθοδος εξώθησης: Οι πειραματικές πρώτες ύλες προαναμείχθηκαν σύμφωνα με την αναλογία 3# στον Πίνακα 1 για 4 ώρες και προστέθηκε 10-15% κατά βάρος νερού και στη συνέχεια αναδεύτηκε ομοιόμορφα. Μετά τις διαδικασίες διεργασίας όπως η παγίδευση υλικού και ο καθαρισμός λάσπης, παρασκευάστηκαν 114mm× με εξώθηση. Τα τούβλα 65mm×230mm ψήθηκαν στους 1100C για 24 ώρες, στη συνέχεια ψήθηκαν στους 1550 βαθμούς και διατηρήθηκαν για 3 ώρες για να ληφθούν τούβλα mullite.
1.3 Χαρακτηρισμός
Υπό την προϋπόθεση ότι η χύδην πυκνότητα των δειγμάτων που παρασκευάζονται με τις τρεις μεθόδους χύτευσης είναι 1.0-1.1 g/cm3, η απόδοση κάθε ομάδας δειγμάτων ελέγχεται πολλές φορές και λαμβάνεται η μέση τιμή.
(1) Ο ρυθμός γραμμικής αλλαγής του δείγματος μετά την καύση καθορίζεται σύμφωνα με το εθνικό πρότυπο GB/T5998-2007:
(2) Ο ρυθμός αλλαγής της γραμμής επανακαύσης καθορίζεται σύμφωνα με το εθνικό πρότυπο (GB/T3997.1-1998).
(3) Η αντοχή σε θλίψη του δείγματος προσδιορίζεται σύμφωνα με το εθνικό πρότυπο (GB/T3997.2-1998).
(4) Η θερμική αγωγιμότητα του δείγματος είναι σύμφωνη με το πρότυπο της μεταλλουργικής βιομηχανίας (YB/T4130-2005). Χρησιμοποιήστε ένα επίπεδο μετρητή θερμικής αγωγιμότητας (PBD-12-4Y) για μέτρηση.
(5) Η θερμοκρασία μαλακώματος φορτίου σε υψηλή θερμοκρασία του δείγματος προσδιορίζεται σύμφωνα με το εθνικό πρότυπο (GB/T5989-1998). Μετριέται με τη μέθοδο της διαφορικής αύξησης.
Αποτελέσματα και συζήτηση
2.1 Η επίδραση της μεθόδου χύτευσης στις αλλαγές γραμμής
Μετά την πυροδότηση του δείγματος τούβλου mullite στους 1550 βαθμούς για 3 ώρες, ο γραμμικός ρυθμός συρρίκνωσης του δείγματος που παρασκευάστηκε με τη μέθοδο του αφρού ήταν ο μεγαλύτερος. Φτάνει το 2,4 τοις εκατό. ο γραμμικός ρυθμός συρρίκνωσης του δείγματος που παρασκευάζεται με τη μέθοδο της εξώθησης είναι ο μικρότερος, μόνο 1,3 τοις εκατό. Περαιτέρω επανακαύση του δείγματος στους 1620 βαθμούς για 12 ώρες, το δείγμα που παρασκευάζεται με τη μέθοδο του αφρού έχει το μικρότερο γραμμικό ποσοστό συρρίκνωσης επανακαύσης 0,73 τοις εκατό. ενώ το δείγμα που παρασκευάζεται με τη μέθοδο χύτευσης με εξώθηση έχει το μεγαλύτερο ποσοστό γραμμικής συρρίκνωσης επανακαύσης, που φτάνει το 1,56 τοις εκατό.
Το τούβλο mullite που παρασκευάζεται με τη μέθοδο του αφρού έχει τα χαρακτηριστικά της μεγάλης γραμμικής συρρίκνωσης μετά το ψήσιμο και της χαμηλής γραμμικής συρρίκνωσης μετά την εκ νέου πυροδότηση. Ο κύριος λόγος είναι ότι η δομή του είναι πιο ομοιόμορφη και η κατανομή μεγέθους πόρων παρουσιάζει μια διπολική κατανομή μικρο-νανοσυνύπαρξης και η πυροσυσσωμάτωση προκαλείται περισσότερο Πλήρως. Από την άλλη πλευρά, ο ρυθμός γραμμικής συρρίκνωσης και ο ρυθμός γραμμικής συρρίκνωσης εκ νέου των θερμομονωτικών πυρίμαχων τούβλων mullite που παρασκευάζονται με τη μέθοδο συμπίεσης με μηχανή είναι μικρότεροι από εκείνους που παρασκευάζονται με τη μέθοδο εξώθησης. Αυτό οφείλεται κυρίως στις διαφορετικές κατευθύνσεις δύναμης στη διαδικασία χύτευσης. Προκλήθηκε από. Το δείγμα που παρασκευάζεται με τη μέθοδο της μηχανής συμπίεσης θα διογκωθεί σε κάποιο βαθμό κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ψησίματος.
2.2 Η επίδραση της μεθόδου χύτευσης στην αντοχή
Τα τούβλα mullite που παρασκευάζονται με τη μέθοδο του αφρού έχουν καλή αντοχή σε θλίψη και αντοχή σε κάμψη. Η αντοχή σε θλίψη φτάνει τα 5,6 MPa και η αντοχή σε κάμψη φτάνει τα 3,2 MPa. ενώ τα δείγματα που παρασκευάζονται με τη μέθοδο της μηχανικής συμπίεσης έχουν αντοχή σε θλίψη και αντοχή σε κάμψη. Και τα δύο είναι πολύ χαμηλά, μόνο το 1/4 του πρώτου. Ο κύριος λόγος για τη χαμηλότερη αντοχή του τελευταίου είναι το αποτέλεσμα "ελαστικής μεταγενέστερης επίδρασης" του διαμορφωτή πόρων κατά τη διαδικασία χύτευσης με πρέσσα, που οδηγεί σε εσωτερικές ρωγμές στο προϊόν.
2.3 Επίδραση της μεθόδου χύτευσης στη θερμοκρασία αποσκλήρυνσης υπό φορτίο
Η θερμοκρασία αποσκλήρυνσης φορτίου του τούβλου mullite που παρασκευάζεται με τη μέθοδο αφρού είναι 100 μοίρες υψηλότερη από αυτή της μεθόδου συμπίεσης μηχανής ή της μεθόδου εξώθησης, ενώ η θερμοκρασία μαλακώματος φορτίου του τούβλου mullite που παρασκευάζεται με τη μέθοδο συμπίεσης μηχανής και τη μέθοδο εξώθησης είναι σχεδόν το ίδιο. Η θερμοκρασία αποσκλήρυνσης του φορτίου του μονωτικού υλικού δεν σχετίζεται μόνο με τη χημική και φασική σύσταση του υλικού, αλλά επίσης δεν μπορεί να διαχωριστεί από τη δομή των πόρων του. Στο τούβλο mullite που παρασκευάζεται με τη μέθοδο του αφρού, στρογγυλοί πόροι κατανέμονται ομοιόμορφα πάνω του, γεγονός που μπορεί να διασκορπίσει αποτελεσματικά τη συγκέντρωση της πίεσης και να βελτιώσει την ικανότητα αντίστασης σε εξωτερικές δυνάμεις χωρίς παραμόρφωση. Ταυτόχρονα, η συνδυασμένη δομή πόρων σε επίπεδο μικρο-νανο μπορεί να διαχέει αποτελεσματικά τη θερμότητα. Το στρες το κάνει να έχει καλύτερη σταθερότητα όγκου σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας.
2.4 Η επίδραση της μεθόδου χύτευσης στη θερμική αγωγιμότητα
Στην περίπτωση της ίδιας χύδην πυκνότητας, η θερμική αγωγιμότητα των τούβλων mullite που παρασκευάζονται με τη μέθοδο του αφρού είναι μικρότερη από αυτή της μεθόδου συμπίεσης με μηχανή ή της μεθόδου εξώθησης. Η θερμική αγωγιμότητα σχετίζεται στενά με το πορώδες του προϊόντος και το πορώδες αυξάνεται. Η διεπαφή αερίου-στερεάς φάσης αυξάνεται και η σκέδαση φωνονίων της αγωγιμότητας θερμότητας στερεάς φάσης αυξάνεται, μειώνοντας έτσι τη θερμική αγωγιμότητα του πυρίμαχου υλικού. Ταυτόχρονα, η θερμική αγωγιμότητα σχετίζεται επίσης στενά με τη διάμετρο των πόρων. Σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, η κίνηση των μορίων αερίου εντείνεται. Η μέση ελεύθερη διαδρομή μειώνεται λόγω της αύξησης της πιθανότητας σύγκρουσης. Όταν η μέση ελεύθερη διαδρομή της κίνησης του μορίου αερίου είναι πιο κοντά ή ακόμη μεγαλύτερη από το μέγεθος των μικροπόρων σε αυτό το εύρος, η μεταφορά θερμότητας στους πόρους εξασθενεί και η θερμική αγωγιμότητα του υλικού μειώνεται. . Οι πόροι των τούβλων mullite που παρασκευάζονται με τη μέθοδο του αφρού είναι μικρο-νανοπόροι, η μεταφορά θερμότητας με συναγωγή μειώνεται σημαντικά και το αποτέλεσμα θερμομόνωσης βελτιώνεται σημαντικά.
Συμπερασματικά
Συγκρίνοντας την απόδοση των ελαφρών μονωτικών τούβλων mullite που παρασκευάζονται με τρεις διαφορετικές μεθόδους χύτευσης. Μπορούμε να δούμε ότι η μέθοδος αφρού έχει τα πλεονεκτήματα της καλής επίδρασης θερμομόνωσης, της υψηλής θερμοκρασίας αποσκλήρυνσης φορτίου, της καλής αντοχής και του χαμηλού ρυθμού γραμμικής αλλαγής επανακαύσης, επομένως έχει προφανή πλεονεκτήματα.
