Energibesparing av industriugnar har alltid varit en nyckelfråga som måste lösas omgående av stora energikonsumenter som metallurgi, maskiner och kemisk industri. Användningen av lätta värmeisolerande material med låg skrymdensitet och låg värmeledningsförmåga som ugnsfoder är en av dess effektiva lösningar. På grund av dess låga värmeledningsförmåga, låga värmekapacitet, hög temperaturbeständighet, goda termiska stötbeständighet, höga dimensionsnoggrannhet och enhetliga struktur, är mullit värmeisolerande eldfasta tegelstenar lämpliga för olika områden som metallurgi, petrokemi, byggmaterial, keramik, och maskiner. Denna typ av industriell ugns heta ytbeklädnad och baksida, eftersom den kan vara i direkt kontakt med lågan, är ett extremt utmärkt värmeisolerande eldfast material.
Mullite värmeisolerande eldfasta tegelstenar uppnår effekten av låg vikt och värmeisolering genom att göra hål inuti materialet. Därför är beredningsprincipen att införa porer i materialet, främst inklusive utbränningsmetod, skummetod och kemisk metod. Vanliga metoder som reaktionsmetod, porös materialmetod, gelformsprutningsmetod, frystorkningsmetod och in-situ nedbrytningsmetod. Bland dem kan utbränningsmetoden delas in i extruderingsmetod och maskinpressningsmetod på grund av de olika formningsmetoderna. Olika beredningsprocesser har ett viktigt inflytande på prestandan hos mullittegel. För att undersöka inverkan av olika processer på mullittegel, genomfördes experiment för att framställa mullittegel med tre metoder: maskinpressningsmetod, extruderingsmetod och skummetod. Och jämförde dess prestanda.
Experimentera
1.1 Råvaror
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 är 0.043-0.2mm), kyanit och sillimanit. Skummedlet som användes i experimentet var natriumdodecylsulfonat. De utbrända materialen som användes var sågspån och polypropenkulor. Bindemedlet är polyvinylalkohol (PVA).
1.2 Förberedelser
Skummetod: De experimentella råvarorna förblandas i 4 timmar enligt förhållandet i tabellen. Tillsätt 30~35 viktprocent vatten för att blanda pulvret till en enhetlig och stabil slurry; tillsätt sedan vatten till skummedlet och rör om vid hög hastighet för att få ett stabilt skum: blanda slutligen slurryn och skummet jämnt. Injicera den i en 40mmx40mmx160mm form. Och skaka den lätt. Efter att ha tagit bort de stora bubblorna, placera den i rumstemperatur för att torka naturligt i 8-12 timmar. Ta ur formen och grädda i 1100 grader i 24 timmar. Efter att ha eldat vid 1550 procent och hållit det varmt i 3 timmar erhålls en mullit värmeisolerande eldfast tegel.
Pressningsmetod: De experimentella råmaterialen förblandades enligt förhållandet 2# i Tabell 1 under 4 timmar, därefter späddes polyvinylalkoholen ut och sattes sedan till det enhetligt blandade pulvret. Omrördes i 10-15 minuter och extruderades till ett 114 mm × 65 mm × 230 mm ämne vid ett tryck av 5 MPa. Tegelstenarna gräddas vid 110 grader i 24 timmar. De bränns vid 1550 grader och hålls i 3 timmar för att erhålla mullit värmeisolerande eldfast tegel.
Extruderingsmetod: De experimentella råmaterialen förblandades enligt proportionen 3# i Tabell 1 under 4 timmar, och 10-15viktprocent vatten tillsattes och omrördes sedan enhetligt. Efter processprocedurerna såsom materialinfångning och slamraffinering framställdes 114 mm× genom extrudering. 65 mm × 230 mm tegelstenarna gräddades vid 1100C i 24 timmar, brändes sedan vid 1550 grader och hölls i 3 timmar för att erhålla mullittegelstenar.
1.3 Karakterisering
Under förutsättningen att bulkdensiteten för proverna som framställts med de tre formningsmetoderna är 1.0-1.1g/cm3, testas prestandan för varje grupp av prover flera gånger och medelvärdet tas.
(1) Den linjära förändringshastigheten för provet efter bränning bestäms enligt den nationella standarden GB/T5998-2007:
(2) Ändringshastigheten för ombränningslinjen ska bestämmas i enlighet med den nationella standarden (GB/T3997.1-1998);
(3) Provets tryckhållfasthet bestäms i enlighet med den nationella standarden (GB/T3997.2-1998);
(4) Provets värmeledningsförmåga är i enlighet med metallurgisk industristandard (YB/T4130-2005). Använd en platt termisk konduktivitetsmätare (PBD-12-4Y) för mätning;
(5) Högtemperaturbelastningsmjukningstemperaturen för provet bestäms i enlighet med den nationella standarden (GB/T5989-1998). Det mäts med differentialökningsmetoden.
resultat och diskussion
2.1 Inverkan av formningsmetoden på linjeförändringar
Efter att mullittegelprovet bränts vid 155 0 grader i 3 timmar, var den linjära krympningshastigheten för provet framställt med skummetoden störst. Den når 2,4 procent; den linjära krympningshastigheten för provet som framställts med extruderingsmetoden är den minsta, endast 1,3 procent. Vid ytterligare återförbränning av provet vid 1620 grader under 12 timmar, har provet framställt med skummetoden den minsta linjära återförbränningshastigheten på 0,73 procent; medan provet som framställts genom extruderingsformningsmetoden har den största linjära krympningshastigheten för återförbränning och når 1,56 procent.
Mullittegelstenen som framställs med skummetoden har egenskaperna för stor linjär krympning efter bränning och låg linjär krympning efter ombränning. Det främsta skälet är att dess struktur är mer enhetlig, och porstorleksfördelningen ger en bipolär fördelning av mikro-nano samexistens, och sintringen är mer fullständigt orsakad. Å andra sidan är den linjära krympningshastigheten och den återbrända linjära krympningshastigheten för de mullitvärmeisolerande eldfasta tegelstenarna som framställts med maskinpressningsmetoden mindre än de som framställs med extruderingsmetoden. Detta beror främst på de olika kraftriktningarna i formningsprocessen. Orsakad av. Provet som framställts med maskinpressningsmetoden kommer att svälla till viss del under bränningsprocessen.
2.2 Formmetodens inverkan på hållfastheten
Mullittegelstenarna framställda med skummetoden har god tryckhållfasthet och böjhållfasthet. Tryckhållfastheten når 5,6 MPa och böjhållfastheten når 3,2 MPa; medan proverna framställda med maskinpressningsmetoden har tryckhållfasthet och böjhållfasthet. Båda är mycket låga, bara 1/4 av de förra. Huvudorsaken till den senares lägre hållfasthet är den "elastiska eftereffekten" av porformaren under pressformningsprocessen, vilket leder till inre sprickor i produkten.
2.3 Inverkan av formningsmetoden på avhärdningstemperaturen under belastning
Belastningsmjukningstemperaturen för mullittegelstenen som framställts med skummetoden är 100 grader högre än den för maskinpressningsmetoden eller extruderingsmetoden, medan belastningsmjukningstemperaturen för mullittegelstenen som framställts med maskinpressningsmetoden och extruderingsmetoden är nästan det samma. Isoleringsmaterialets belastningsmjukningstemperatur är inte bara relaterad till materialets kemiska och fassammansättning, utan är också oskiljaktig från dess porstruktur. I mullittegelstenen som framställs med skummetoden är runda porer jämnt fördelade på den, vilket effektivt kan sprida koncentrationen av stress och förbättra förmågan att motstå yttre krafter utan deformation. Samtidigt kan dess kombinerade porstruktur på mikronanonivå effektivt sprida värme. Stress gör att den har bättre volymstabilitet under höga temperaturer.
2.4 Inverkan av formningsmetoden på värmeledningsförmågan
I fallet med samma bulkdensitet är värmeledningsförmågan för mullittegelstenar som framställts med skummetoden mindre än den för maskinpressningsmetoden eller extruderingsmetoden. Värmeledningsförmågan är nära relaterad till produktens porositet och porositeten ökar. Gränsytan mellan gas och fast fas ökas och fononspridningen av värmeledningen i fast fas ökas, varigenom värmeledningsförmågan hos det eldfasta materialet minskas. Samtidigt är värmeledningsförmågan också nära relaterad till pordiametern. Under höga temperaturer intensifieras rörelsen av gasmolekyler. Den genomsnittliga fria vägen reduceras på grund av ökad kollisionssannolikhet. När den genomsnittliga fria vägen för gasmolekylernas rörelse är närmare eller till och med större än storleken på mikroporerna i detta intervall, försvagas den konvektiva värmeöverföringen i porerna och materialets värmeledningsförmåga minskar. . Porerna i mullittegelstenarna som framställs med skummetoden är mikronanoporer, den konvektiva värmeöverföringen reduceras kraftigt och värmeisoleringseffekten förbättras avsevärt.
Sammanfattningsvis
Genom att jämföra prestandan hos mullit lätta isoleringsstenar framställda med tre olika gjutningsmetoder. Vi kan se att skummetoden har fördelarna med bra värmeisoleringseffekt, hög belastningsmjukningstemperatur, god hållfasthet och låg linjär förändringshastighet för återförbränning, så det har uppenbara fördelar.
