Теплоизоляционными называются материалы, позволяющие изолировать зону, где осуществляется какой-либо технологический процесс при высокой температуре, от окружающей среды. Благодаря этому уменьшается тепловой поток из зоны высоких температур, то есть уменьшаются потери тепла, расход топлива или электроэнергии, растет коэффициент полезного действия печи.
Согласно этому к теплоизоляционным материалам предъявляют два основных требования:
1) они должны иметь как можно более низкую теплопроводность (это должно обеспечивать минимальные потери через теплоизоляцию теплопроводностью при данной ее толщине);
2) они должны иметь как можно более низкую удельную теплоемкость (это должно обеспечивать минимальные потери тепла на аккумуляцию слоем теплоизоляции данной толщины при его разогреве до рабочей температуры).
Первое требование играет важную роль в тепловой работе теплоизоляции печей непрерывного действия с установившимся во времени режимом работы, а вторая - в тепловой работе печей периодического действия, когда вся футеровка печи и ее теплоизоляция подвергающихся циклическим колебаниям температуры.
Наряду с малой теплопроводностью и низкой удельной теплоемкостью теплоизоляция должна иметь достаточный огнеупорность и также строительную прочностью. Естественно, стоимость теплоизоляционных материалов должна быть по возможности невысокой.
Однако перечисленные требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам, оказываются противоречащими друг другу: с одной стороны, огнеупорность, прочность материалов при высоких температурах и шлакостийкисть тем выше, чем меньше их пористость и больше плотности, с другой стороны, чем больше пористость и меньше плотность, тем ниже теплопроводность материала. Следовательно, материал, к которому предъявляют высокие требования по сопротивлению воздействию высоких температур, неизбежно должен быть высокоплотных и малопористим, и, следовательно, он будет иметь невысокие теплоизоляционные свойства.
Поэтому футеровка современных металлургических печей обычно выполняется двухслойной, а иногда трехслойной, причем внешние теплоизоляционные слои не подвергаются воздействию высоких температур и значительных механических нагрузок. Для выполнения этих теплоизоляционных слоев используют пористые материалы, характеризующиеся невысокой теплопроводностью.