Teollisuusuunien energiansäästö on aina ollut keskeinen kysymys, joka suurten energiankuluttajien, kuten metallurgian, kone- ja kemianteollisuuden, on ratkaistava pikaisesti. Yksi sen tehokkaista ratkaisuista on käyttää uunin vuorauksena kevyitä lämmöneristysmateriaaleja, joiden irtotiheys ja alhainen lämmönjohtavuus. Alhaisen lämmönjohtavuutensa, alhaisen lämpökapasiteetin, korkean lämpötilan kestävyyden, hyvän lämpöiskun kestävyyden, suuren mittatarkkuutensa ja yhtenäisen rakenteensa vuoksi mulliittilämpöä eristävät tulenkestävät tiilet sopivat useille aloille, kuten metallurgiaan, petrokemiaan, rakennusmateriaaleihin, keramiikkaan, ja koneita. Tällainen teollisuusuunin kuumapintainen vuoraus ja tausta, koska se voi olla suorassa kosketuksessa liekin kanssa, on erittäin erinomainen lämmöneristys tulenkestävä materiaali.
Mulliittilämpöä eristävät tulenkestävät tiilet saavuttavat keveyden ja lämmöneristyksen tekemällä reikiä materiaalin sisään. Siksi valmistusperiaate on lisätä huokoset materiaaliin, mukaan lukien pääasiassa polttomenetelmä, vaahtomenetelmä ja kemiallinen menetelmä. Yleisiä menetelmiä, kuten reaktiomenetelmä, huokoisten materiaalien menetelmä, geeliruiskuvalumenetelmä, pakastekuivausmenetelmä ja in situ -hajotusmenetelmä. Niistä burnout-menetelmä voidaan jakaa ekstruusiomenetelmään ja konepuristusmenetelmään eri muovausmenetelmien vuoksi. Eri valmistusprosessit vaikuttavat merkittävästi mulliittitiilien suorituskykyyn. Eri prosessien vaikutusten selvittämiseksi mulliittitiilissä suoritettiin kokeita mulliittitiilien valmistamiseksi kolmella menetelmällä: konepuristusmenetelmällä, ekstruusiomenetelmällä ja vaahtomenetelmällä. Ja vertasi sen suorituskykyä.
Koe
1.1 Raaka-aineet
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 on 0.043-0,2 mm), kyaniittia ja sillimaniittia. Kokeessa käytetty vaahdotusaine oli natriumdodekyylisulfonaatti. Burout-materiaaleina käytettiin sahanpurua ja polypropeenipalloja. Sideaine on polyvinyylialkoholi (PVA).
1.2 Valmistelu
Vaahtomenetelmä: Kokeellisia raaka-aineita esisekoitetaan 4 tunnin ajan taulukon suhteen mukaisesti. Lisää 30–35 painoprosenttia vettä jauheen sekoittamiseksi tasaiseksi ja vakaaksi lietteeksi; lisää sitten vettä vaahdotusaineeseen ja sekoita suurella nopeudella vakaan vaahdon saamiseksi: sekoita lopuksi liete ja vaahto tasaiseksi. Ruiskuta se 40 mm x 40 mm x 160 mm muottiin. Ja ravista sitä hieman. Kun olet poistanut suuret kuplat, aseta se huoneenlämpöön kuivumaan luonnollisesti 8-12 tunniksi. Irrota ja paista 1100 asteessa 24 tuntia. Kun poltetaan 1550 prosentilla ja pidettiin lämpimänä 3 tuntia, saadaan mulliittilämpöä eristävä tulenkestävä tiili.
Puristusmenetelmä: Kokeellisia raaka-aineita esisekoitettiin taulukon 1 suhteen 2# mukaisesti 4 tuntia, sitten polyvinyylialkoholi laimennettiin ja lisättiin sitten tasaisesti sekoitettuun jauheeseen. Sekoitettiin 10-15 minuuttia ja puristettiin 114 mm × 65 mm × 230 mm aihioksi 5 MPa:n paineella Tiilet paistetaan 110 asteessa 24 tuntia. Niitä poltetaan 1550 asteessa ja niitä säilytetään 3 tuntia, jotta saadaan mulliittilämpöä eristäviä tulenkestäviä tiiliä.
Ekstruusiomenetelmä: Kokeellisia raaka-aineita esisekoitettiin taulukon 1 osuuden 3# mukaisesti 4 tunnin ajan ja lisättiin 10-15painoprosenttia vettä ja sekoitettiin sitten tasaisesti. Prosessitoimenpiteiden, kuten materiaalin vangitsemisen ja mutapuhdistuksen jälkeen, 114 mm× valmistettiin suulakepuristamalla. 65 mm × 230 mm tiiliä paistettiin 1 100 asteessa 24 tuntia, sitten poltettiin 1 550 asteessa ja pidettiin 3 tuntia mulliittitiilien saamiseksi.
1.3 Karakterisointi
Olettaen, että kolmella muovausmenetelmällä valmistettujen näytteiden bulkkitiheys on 1.0-1.1g/cm3, kunkin näyteryhmän suorituskyky testataan useita kertoja ja otetaan keskiarvo.
(1) Näytteen lineaarinen muutosnopeus polton jälkeen määritetään kansallisen standardin GB/T5998-2007 mukaan:
(2) Uudelleenpolttolinjan muutosnopeus määritetään kansallisen standardin (GB/T3997.1-1998) mukaisesti;
(3) Näytteen puristuslujuus määritetään kansallisen standardin (GB/T3997.2-1998) mukaisesti;
(4) Näytteen lämmönjohtavuus on metallurgisen teollisuuden standardin (YB/T4130-2005) mukainen. Käytä mittaamiseen litteää lämmönjohtavuusmittaria (PBD-12-4Y);
(5) Näytteen korkean lämpötilan kuormituksen pehmenemislämpötila määritetään kansallisen standardin (GB/T5989-1998) mukaisesti. Se mitataan differentiaalia kasvattavalla menetelmällä.
tulokset ja keskustelu
2.1 Muovausmenetelmän vaikutus linjamuutoksiin
Kun mulliittitiilinäytettä oli poltettu 1550 asteessa 3 tuntia, vaahtomenetelmällä valmistetun näytteen lineaarinen kutistumisnopeus oli suurin. Se saavuttaa 2,4 prosenttia; ekstruusiomenetelmällä valmistetun näytteen lineaarinen kutistumisnopeus on pienin, vain 1,3 prosenttia. Kun näytettä poltetaan edelleen 1620 asteessa 12 tunnin ajan, vaahtomenetelmällä valmistetulla näytteellä on pienin uudelleenpolton lineaarinen kutistumisnopeus 0,73 prosenttia; kun taas ekstruusiomuovausmenetelmällä valmistetulla näytteellä on suurin uudelleenpoltto lineaarinen kutistumisnopeus, joka on 1,56 prosenttia.
Vaahtomenetelmällä valmistetulla mulliittitiilellä on suuri lineaarinen kutistuminen polton jälkeen ja pieni lineaarinen kutistuminen uudelleenpolton jälkeen. Pääsyynä on, että sen rakenne on tasaisempi ja huokoskokojakauma esittää mikronano-rinnakkaiselon bipolaarisen jakauman ja sintrautuminen on enemmän Täysin aiheuttamaa. Toisaalta konepuristusmenetelmällä valmistettujen mulliittilämpöeristystiilien lineaarinen kutistumisnopeus ja uudelleenpoltettu lineaarinen kutistumisnopeus ovat pienempiä kuin ekstruusiomenetelmällä valmistettujen. Tämä johtuu pääasiassa erilaisista voimasuunnista muovausprosessissa. Aiheutti. Konepuristusmenetelmällä valmistettu näyte turpoaa polttoprosessin aikana jossain määrin.
2.2 Muovausmenetelmän vaikutus lujuuteen
Vaahtomenetelmällä valmistetuilla mulliittitiileillä on hyvä puristuslujuus ja taivutuslujuus. Puristuslujuus saavuttaa 5,6 MPa ja taivutuslujuus saavuttaa 3,2 MPa; kun taas konepuristusmenetelmällä valmistetuilla näytteillä on puristuslujuus ja taivutuslujuus. Molemmat ovat erittäin alhaisia, vain 1/4 edellisestä. Pääsyy jälkimmäisen heikompaan lujuuteen on huokosmuodostajan "elastinen jälkivaikutus" puristusmuovausprosessin aikana, mikä johtaa tuotteessa sisäisiin halkeamiin.
2.3 Muovausmenetelmän vaikutus pehmenemislämpötilaan kuormitettuna
Vaahtomenetelmällä valmistetun mulliittitiilen kuorman pehmenemislämpötila on 100 astetta korkeampi kuin konepuristusmenetelmällä tai suulakepuristusmenetelmällä, kun taas konepuristusmenetelmällä ja ekstruusiomenetelmällä valmistetun mulliittitiilen kuorman pehmenemislämpötila on lähes sama. Eristysmateriaalin kuormituksen pehmenemislämpötila ei liity pelkästään materiaalin kemialliseen ja faasikoostumukseen, vaan on myös erottamaton sen huokosrakenteesta. Vaahtomenetelmällä valmistetussa mulliittitiilessä siihen jakautuvat tasaisesti pyöreät huokoset, jotka voivat tehokkaasti hajottaa jännityksen keskittymisen ja parantaa kykyä vastustaa ulkoisia voimia ilman muodonmuutoksia. Samaan aikaan sen mikronanotason yhdistetty huokosrakenne voi tehokkaasti hajauttaa lämpöä. Stressi tekee siitä paremman tilavuuden stabiilisuuden korkeissa lämpötiloissa.
2.4 Muovausmenetelmän vaikutus lämmönjohtavuuteen
Samalla irtotiheydellä vaahtomenetelmällä valmistettujen mulliittitiilien lämmönjohtavuus on pienempi kuin konepuristusmenetelmällä tai ekstruusiomenetelmällä. Lämmönjohtavuus liittyy läheisesti tuotteen huokoisuuteen ja huokoisuus kasvaa. Kaasun ja kiinteän faasin välinen rajapinta kasvaa ja kiinteän faasin lämmönjohtavuuden fononien sironta lisääntyy, mikä vähentää tulenkestävän materiaalin lämmönjohtavuutta. Samaan aikaan lämmönjohtavuus liittyy läheisesti myös huokosten halkaisijaan. Korkeissa lämpötiloissa kaasumolekyylien liike tehostuu. Keskimääräinen vapaa reitti pienenee törmäystodennäköisyyden kasvaessa. Kun kaasumolekyylin keskimääräinen vapaa liikerata on lähempänä tai jopa suurempi kuin tämän alueen mikrohuokosten koko, konvektiivinen lämmönsiirto huokosissa heikkenee ja materiaalin lämmönjohtavuus heikkenee. . Vaahtomenetelmällä valmistettujen mulliittitiilien huokoset ovat mikronanohuokosia, konvektiivinen lämmönsiirto vähenee huomattavasti ja lämmöneristyskyky paranee merkittävästi.
tiivistettynä
Vertaamalla kolmella eri muovausmenetelmällä valmistettujen kevyiden mulliittieristystiilien suorituskykyä. Voimme nähdä, että vaahtomenetelmällä on hyvä lämmöneristysvaikutus, korkea kuormituksen pehmenemislämpötila, hyvä lujuus ja alhainen palava lineaarinen muutosnopeus, joten sillä on ilmeisiä etuja.
