Искусственные теплоизоляционные материалы изготавливают тремя способами на основе различных огнеупорных материалов.
Легковесные изделия. Эти изделия на основе шамота, динаса и высокоглиноземистых огнеупоров получают прессованием формовочной смеси, составленной из соответствующего огнеупорного порошка, огнеупорной глины
и выгорающих добавок (древесных опилок, древесно-угольного, антрацитового порошка и др.)., Вводимых и составляют до 25-35% от общей массы смеси. Для получения динасового, високоглиноземистого и других легковесных материалов в соответствующую смесь огнеупорного порошка, глины и выгорающих добавок добавляют органические связующие вещества.
Готовые изделия подвергают обжигу. Технология обжига легковесных изделий такая же, как и обычных изделий, поскольку в них одинаковый состав. Легковесные изделия часто маркируют, указывая в их названии плотность, выраженную в т/м3. Например, марка ШЛ-1, 0 означает: шамотные легковесные с плотностью 1000 кг/м3.
Пеннокерамические изделия получают введением в высокоупорноглинистую массу специально приготовленной пены, что приводит к образованию пористой структуры и сохранению ее после обжига. Как основу для пенообразования используют канифольное мыло, дает устойчивую пену. Массу при этом способе производства теплоизоляционных изделий готовят жидкой, разливают ее по формам, дают затвердеть, после чего изделия сушат и подвергают обжигу по обычной технологии. При нагревании часто происходит коробление изделий и поэтому после обжига их подвергают дополнительной механической обработке для точного обеспечения необходимых размеров. Теплоизоляционные изделия, полученные таким способом, характеризуются очень широким диапазоном свойств: их плотность изменяется от 300 до 1000 кг / м в зависимости от количества пенообразующего массы в смеси и от состава огнеупорной основы.
Выпускают легковесные и пенокерамические изделия на основе шамота, динаса, муллитокремнеземистих материалов и корунда. Чем меньше плотность легковесных и пенокерамические изделий, тем больше пористость и, следовательно, ниже теплопроводность. Вместе с тем уменьшение плотности вызывает снижение механической прочности и уменьшения предельной рабочей температуры. Пенокерамические и легковесные изделия иногда используют для выполнения рабочего слоя футеровки низко-и среднетемпературных нагревательных печей.
Материалы из керамического волокна изготовляют на алюмосиликатных огнеупорной основе. Диаметр волокон составляет 2-5 мкм, длина 10-50 мм. Волокна изготавливают путем распыления паром высокого давления алюмосиликатного расплава. В процессе производства волокон они переплетаются между собой и образуют легкую массу, похожую на вату, легко прессуется, а после пропитки раствором, связывает, служат исходным материалом для изготовления войлока, матов, плит и других изделий.
Волокнистые материалы имеют большие достоинства:
- Предельная температура их применения достаточно высока (1150-1600 оС в зависимости от состава огнеупорной основы);
- Их плотность, что кажется, очень низкая, вследствие чего коэффициент теплопроводности мал;
- Удельная теплоемкость этих материалов также очень невысока;
- Изделия из керамического волокна имеют практически неограниченную термическую устойчивость;
- Их структура позволяет использовать их для футеровки элементов, подвергающихся вибрации.
Эти свойства и обусловливают применение волокнистых материалов для футеровки промышленных печеный. Их использование позволяет резко снизить массу футеровки и сократить тепловые потери на аккумуляцию кладкой и сквозь нее. Только за счет этого расходы топлива на печи могут быть снижены на 30-40%, особенно на печах периодического действия. Снижение массы футеровки позволяет упростить и облегчить металлоконструкции печи, снизить затраты времени и рабочей силы при монтаже и ремонтах печи. Срок службы футеровки из волокнистых материалов больше, чем у обычной из огнеупорных кирпичей.
К недостаткам этих материалов следует отнести сравнительно низкую устойчивость при их обдуве высокоскоростными газовыми потоками и сравнительно высокую стоимость через достаточно сложную технологию производства.
Крепления рабочего слоя футеровки из керамического волокна (в виде войлока или плит) осуществляется с помощью анкеров-шпилек, привариваемых на внутренней поверхности кожуха печи. Эти анкеры выполняют из жаропрочной стали и их конструкция такова, что они либо не проходят слой материала насквозь, или подлежат защите с помощью огнеупорных колпачков с целью предупреждения их выхода из строя при высокой температуре.
4.2.8 Вопросы для самоконтроля
1. По каким признакам классифицируют печи?
2. Укажите основные характеристики тепловой работы печей.
3. Как рассчитывается тепловой баланс печи?
4. Укажите виды пламенных нагревательных печей и их особенности.
5. Укажите основные характеристики электрических нагревательных печей.
6. По каким признакам характеризуются электрические нагревательные печи?
7. Укажите основные показатели работы электрических нагревательных печей.
8. По каким признакам классифицируют огнеупорные материалы?
9. Укажите основные характеристики огнеупорных материалов.
10.Как требованиям должны отвечать теплоизоляционные материалы?
11. По каким признакам классифицируют теплоизоляционные материалы?