Energisparing av industrielle ovner har alltid vært et nøkkelproblem som må løses snarest av store energiforbrukere som metallurgi, maskineri og kjemisk industri. Bruken av lette varmeisolerende materialer med lav bulktetthet og lav varmeledningsevne som ovnsforing er en av de effektive løsningene. På grunn av sin lave varmeledningsevne, lave varmekapasitet, høye temperaturmotstand, god termisk støtmotstand, høy dimensjonsnøyaktighet og ensartet struktur, er mullit varmeisolerende ildfast murstein egnet for ulike felt som metallurgi, petrokjemi, byggematerialer, keramikk, og maskineri. Denne typen industriovns varme overflater og bakside, fordi den kan være i direkte kontakt med flammen, er et ekstremt utmerket varmeisolerende ildfast materiale.
Mullite varmeisolerende ildfaste murstein oppnår effekten av lett vekt og varmeisolasjon ved å lage hull inne i materialet. Derfor er forberedelsesprinsippet å introdusere porer i materialet, hovedsakelig inkludert utbrenningsmetode, skummetode og kjemisk metode. Vanlige metoder som reaksjonsmetode, porøst materialemetode, gelsprøytestøpemetode, frysetørkemetode og in-situ dekomponeringsmetode. Blant dem kan utbrenningsmetoden deles inn i ekstruderingsmetode og maskinpressemetode på grunn av de forskjellige støpemetodene. Ulike forberedelsesprosesser har en viktig innflytelse på ytelsen til mullitt murstein. For å utforske påvirkningen av ulike prosesser på mullitt murstein, ble det utført eksperimenter for å fremstille mullitt murstein ved tre metoder: maskinpressemetode, ekstruderingsmetode og skummetode. Og sammenlignet ytelsen.
Eksperiment
1.1 Råvarer
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 er 0.043-0.2mm), kyanitt og sillimanitt. Skummiddelet som ble brukt i forsøket var natriumdodecylsulfonat. Utbrenningsmaterialene som ble brukt var sagflis og polypropylenkuler. Bindemidlet er polyvinylalkohol (PVA).
1.2 Forberedelse
Skummetode: De eksperimentelle råvarene forblandes i 4 timer i henhold til forholdet i tabellen. Tilsett 30~35 vektprosent vann for å blande pulveret til en jevn og stabil slurry; tilsett deretter vann til skummiddelet og rør ved høy hastighet for å oppnå et stabilt skum: bland til slutt slurryen og skummet jevnt. Sprøyt den inn i en 40mmx40mmx160mm form. Og rist den litt. Etter å ha fjernet de store boblene, plasser den i romtemperatur for å tørke naturlig i 8-12 timer. Ta ut formen og stek på 1100 grader i 24 timer. Etter å ha fyrt ved 1550 prosent og holdt den varm i 3 timer, oppnås en mullitt varmeisolerende ildfast murstein.
Pressemetode: De eksperimentelle råmaterialene ble forhåndsblandet i henhold til forholdet 2# i tabell 1 i 4 timer, deretter ble polyvinylalkoholen fortynnet og deretter tilsatt til det jevnt blandede pulveret. Omrørt i 10-15 minutter, og ekstrudert til en 114 mm×65 mm×230 mm emne ved et trykk på 5MPa. Mursteinene stekes ved 110 grader i 24 timer. De brennes ved 1550 grader og holdes i 3 timer for å få mullitt varmeisolerende ildfaste murstein.
Ekstruderingsmetode: De eksperimentelle råmaterialene ble forhåndsblandet i henhold til andelen 3# i tabell 1 i 4 timer, og 10-15 vektprosent vann ble tilsatt og deretter omrørt jevnt. Etter prosessprosedyrene som materialfanging og slamraffinering, ble 114 mm× fremstilt ved ekstrudering. 65 mm × 230 mm klossene ble bakt ved 1100C i 24 timer, deretter brent ved 1550 grader og holdt i 3 timer for å oppnå mullittklosser.
1.3 Karakterisering
Under forutsetningen om at bulktettheten til prøvene fremstilt ved de tre støpemetodene er 1.0-1.1g/cm3, testes ytelsen til hver gruppe prøver flere ganger, og gjennomsnittsverdien tas.
(1) Den lineære endringshastigheten til prøven etter brenning bestemmes i henhold til den nasjonale standarden GB/T5998-2007:
(2) Endringshastigheten for gjenbrenningslinjen skal bestemmes i samsvar med den nasjonale standarden (GB/T3997.1-1998);
(3) Trykkfastheten til prøven bestemmes i samsvar med den nasjonale standarden (GB/T3997.2-1998);
(4) Den termiske ledningsevnen til prøven er i samsvar med metallurgisk industristandard (YB/T4130-2005). Bruk en flat termisk konduktivitetsmåler (PBD-12-4Y) for måling;
(5) Høytemperaturbelastningsmykningstemperaturen for prøven bestemmes i samsvar med den nasjonale standarden (GB/T5989-1998). Det måles med differensialøkende metode.
Resultater og diskusjon
2.1 Påvirkning av støpemetoden på linjeendringer
Etter at prøven av mullittstein ble brent ved 155 0 grader i 3 timer, var den lineære krympingshastigheten til prøven fremstilt ved skummetoden størst. Den når 2,4 prosent; den lineære krympingshastigheten til prøven fremstilt ved ekstruderingsmetoden er den minste, bare 1,3 prosent. Ved ytterligere forbrenning av prøven ved 1620 grader i 12 timer, har prøven fremstilt ved skummetoden den minste lineære krympningshastigheten for gjenbrenning på 0,73 prosent; mens prøven fremstilt ved ekstruderingsstøpemetoden har den største lineære krympingshastigheten for gjenforbrenning, og når 1,56 prosent.
Mullittsteinen fremstilt ved skummetoden har egenskapene til stor lineær krymping etter brenning og lav lineær krymping etter ny fyring. Hovedårsaken er at strukturen er mer jevn, og porestørrelsesfordelingen gir en bipolar fordeling av mikro-nano-sameksistens, og sintringen er mer fullstendig forårsaket. På den annen side er den lineære krympingshastigheten og den gjenbrente lineære krympingshastigheten til de mullitt varmeisolerende ildfaste mursteinene fremstilt ved maskinpressemetoden mindre enn de som er fremstilt ved ekstruderingsmetoden. Dette skyldes hovedsakelig de forskjellige kraftretningene i støpeprosessen. Forårsaket av. Prøven tilberedt med maskinpressemetoden vil svelle til en viss grad under brenningsprosessen.
2.2 Påvirkningen av støpemetoden på styrken
Mullittklossene fremstilt ved skummetoden har god trykkstyrke og bøyestyrke. Trykkstyrken når 5,6 MPa og bøyestyrken når 3,2 MPa; mens prøvene fremstilt ved maskinpressemetoden har trykkstyrke og bøyestyrke. Begge er svært lave, bare 1/4 av førstnevnte. Hovedårsaken til den lavere styrken til sistnevnte er den "elastiske ettereffekten" av poredannen under pressestøpeprosessen, som fører til interne sprekker i produktet.
2.3 Innvirkning av støpemetode på mykningstemperatur under belastning
Belastningsmykningstemperaturen til mullittsteinen tilberedt ved skummetoden er 100 grader høyere enn den for maskinpressemetoden eller ekstruderingsmetoden, mens belastningsmykningstemperaturen til mullittmursteinen tilberedt ved maskinpressemetoden og ekstruderingsmetoden er nesten det samme. Lastmykningstemperaturen til isolasjonsmaterialet er ikke bare relatert til materialets kjemiske og fasesammensetning, men er også uatskillelig fra porestrukturen. I mullittmursteinen tilberedt ved skummetoden er runde porer jevnt fordelt på den, noe som effektivt kan spre konsentrasjonen av stress og forbedre evnen til å motstå ytre krefter uten deformasjon. Samtidig kan dens kombinerte porestruktur på mikro-nanonivå effektivt spre varme. Stress gjør at den har bedre volumstabilitet under høye temperaturforhold.
2.4 Påvirkningen av støpemetoden på termisk ledningsevne
Ved samme bulktetthet er den termiske ledningsevnen til mullittklosser fremstilt ved skummetoden mindre enn for maskinpressemetoden eller ekstruderingsmetoden. Den termiske ledningsevnen er nært knyttet til porøsiteten til produktet, og porøsiteten øker. Gass-fastfase-grensesnittet økes, og fononspredningen av fastfase-varmeledning økes, og reduserer derved den termiske ledningsevnen til det ildfaste materialet. Samtidig er den termiske ledningsevnen også nært knyttet til porediameteren. Under høye temperaturforhold intensiveres bevegelsen av gassmolekyler. Den gjennomsnittlige frie banen reduseres på grunn av økningen i kollisjonssannsynlighet. Når den gjennomsnittlige frie banen for gassmolekylbevegelse er nærmere eller enda større enn størrelsen på mikroporene i dette området, svekkes den konvektive varmeoverføringen i porene og materialets varmeledningsevne avtar. . Porene til mullittklossene fremstilt ved skummetoden er mikronanoporer, den konvektive varmeoverføringen er sterkt redusert, og varmeisolasjonseffekten er betydelig forbedret.
for å konkludere
Ved å sammenligne ytelsen til mullite lette isolasjonsmursteiner fremstilt ved tre forskjellige støpemetoder. Vi kan se at skummetoden har fordelene med god varmeisolasjonseffekt, høy belastningsmykningstemperatur, god styrke og lav lineær endringshastighet for gjenbrenning, så den har åpenbare fordeler.
