Die Energieeinsparung von Industrieöfen war schon immer ein zentrales Thema, das von großen Energieverbrauchern wie der Metallurgie, dem Maschinenbau und der chemischen Industrie dringend gelöst werden muss. Die Verwendung von leichten wärmeisolierenden Materialien mit geringer Rohdichte und geringer Wärmeleitfähigkeit als Ofenauskleidung ist eine seiner effektiven Lösungen. Aufgrund ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit, geringen Wärmekapazität, hohen Temperaturbeständigkeit, guten Temperaturwechselbeständigkeit, hohen Maßhaltigkeit und gleichmäßigen Struktur eignen sich wärmeisolierende Feuerfeststeine aus Mullit für verschiedene Bereiche wie Metallurgie, Petrochemie, Baustoffe, Keramik, und Maschinen. Diese Art von Industrieofen-Heißflächenauskleidung und -unterlage ist, da sie in direktem Kontakt mit der Flamme stehen kann, ein äußerst ausgezeichnetes hitzeisolierendes feuerfestes Material.
Feuerfeste Mullit-Wärmedämmsteine erreichen den Effekt von Leichtigkeit und Wärmedämmung, indem sie Löcher in das Material bohren. Daher besteht das Herstellungsprinzip darin, Poren in das Material einzuführen, was hauptsächlich das Ausbrennverfahren, das Schaumverfahren und das chemische Verfahren umfasst. Übliche Verfahren wie Reaktionsverfahren, Verfahren mit porösem Material, Gelspritzgussverfahren, Gefriertrocknungsverfahren und In-situ-Zersetzungsverfahren. Unter ihnen kann das Ausbrennverfahren aufgrund der unterschiedlichen Formverfahren in Extrusionsverfahren und Maschinenpressverfahren unterteilt werden. Unterschiedliche Aufbereitungsverfahren haben einen wichtigen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit von Mullitsteinen. Um den Einfluss verschiedener Prozesse auf Mullitsteine zu untersuchen, wurden Experimente zur Herstellung von Mullitsteinen nach drei Verfahren durchgeführt: Maschinenpressverfahren, Extrusionsverfahren und Schaumverfahren. Und seine Leistung verglichen.
Experiment
1.1 Rohstoffe
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 ist 0.043-0.2mm), Kyanit und Sillimanit. Das in dem Experiment verwendete Treibmittel war Natriumdodecylsulfonat. Die verwendeten Ausbrennmaterialien waren Sägemehl und Polypropylenkugeln. Das Bindemittel ist Polyvinylalkohol (PVA).
1.2 Vorbereitung
Schaumverfahren: Die Versuchsrohstoffe werden entsprechend dem Verhältnis in der Tabelle 4 Stunden vorgemischt. Fügen Sie 30 bis 35 Gew.-% Wasser hinzu, um das Pulver zu einer gleichmäßigen und stabilen Aufschlämmung zu mischen; dann fügen Sie dem Schaummittel Wasser hinzu und rühren Sie mit hoher Geschwindigkeit, um einen stabilen Schaum zu erhalten: Mischen Sie schließlich die Aufschlämmung und den Schaum gleichmäßig. Spritzen Sie es in eine 40 mm x 40 mm x 160 mm Form. Und schütteln Sie es leicht. Nachdem Sie die großen Blasen entfernt haben, lassen Sie es 8-12 Stunden lang bei Raumtemperatur trocknen. Entformen und 24 Stunden bei 1100 Grad backen. Nach dem Brennen bei 1550 Prozent und Warmhalten für 3 Stunden erhält man einen wärmeisolierenden feuerfesten Mullitstein.
Pressverfahren: Die experimentellen Rohmaterialien wurden gemäß dem Verhältnis von 2# in Tabelle 1 für 4 Stunden vorgemischt, dann wurde der Polyvinylalkohol verdünnt und dann zu dem gleichmäßig gemischten Pulver gegeben. 10-15 Minuten lang gerührt und bei einem Druck von 5 MPa zu einem 114 mm × 65 mm × 230 mm großen Barren extrudiert. Die Ziegel werden 24 Stunden lang bei 110 Grad gebrannt. Sie werden bei 1550 Grad gebrannt und 3 Stunden lang aufbewahrt, um wärmeisolierende feuerfeste Mullitsteine zu erhalten.
Extrusionsverfahren: Die experimentellen Rohmaterialien wurden gemäß dem Anteil von 3# in Tabelle 1 für 4 Stunden vorgemischt, und 10-15 Gew.-% Wasser wurden zugegeben und dann gleichmäßig gerührt. Nach den Verfahrensabläufen wie Materialeinfang und Schlammveredelung wurde 114 mm × durch Extrusion hergestellt. Die 65 mm × 230 mm großen Ziegel wurden bei 1100°C für 24 h gebrannt, dann bei 1550 Grad gebrannt und für 3 h aufbewahrt, um Mullit-Ziegel zu erhalten.
1.3 Charakterisierung
Unter der Prämisse, dass die Schüttdichte der durch die drei Formverfahren hergestellten Proben 1,0-1,1 g/cm3 beträgt, wird die Leistung jeder Probengruppe mehrfach getestet und der Durchschnittswert genommen.
(1) Die lineare Änderungsrate der Probe nach dem Brennen wird nach dem nationalen Standard GB/T5998-2007 bestimmt:
(2) Die Änderungsrate der Wiederverbrennungslinie muss gemäß dem nationalen Standard (GB/T3997.1-1998) bestimmt werden;
(3) Die Druckfestigkeit der Probe wird gemäß dem nationalen Standard (GB/T3997.2-1998) bestimmt;
(4) Die Wärmeleitfähigkeit der Probe entspricht dem metallurgischen Industriestandard (YB/T4130-2005). Verwenden Sie zur Messung ein flaches Wärmeleitfähigkeitsmessgerät (PBD-12-4Y);
(5) Die Hochtemperatur-Last-Erweichungstemperatur der Probe wird gemäß dem nationalen Standard (GB/T5989-1998) bestimmt. Sie wird nach dem Differential-Erhöhungsverfahren gemessen.
Resultate und Diskussion
2.1 Der Einfluss des Gießverfahrens auf Linienänderungen
Nachdem die Mullitsteinprobe 3 Stunden lang bei 155 0 Grad gebrannt wurde, war die lineare Schrumpfungsrate der durch das Schaumverfahren hergestellten Probe am größten. Sie erreicht 2,4 Prozent; Die lineare Schrumpfungsrate der durch das Extrusionsverfahren hergestellten Probe ist mit nur 1,3 Prozent am kleinsten. Beim weiteren Nachbrennen der Probe bei 1620 Grad für 12 Stunden weist die durch das Schaumverfahren hergestellte Probe die kleinste lineare Schrumpfungsrate beim Nachbrennen von 0,73 Prozent auf; während die durch das Extrusionsformverfahren hergestellte Probe die größte lineare Schrumpfungsrate beim Wiederverbrennen aufweist und 1,56 Prozent erreicht.
Der durch das Schaumverfahren hergestellte Mullitstein hat die Eigenschaften einer großen linearen Schrumpfung nach dem Brennen und einer geringen linearen Schrumpfung nach dem erneuten Brennen. Der Hauptgrund ist, dass seine Struktur gleichmäßiger ist und die Porengrößenverteilung eine bipolare Verteilung der Mikro-Nano-Koexistenz darstellt und das Sintern vollständiger verursacht wird. Andererseits sind die lineare Schrumpfungsrate und die lineare Schrumpfungsrate nach dem Brennen der wärmeisolierenden feuerfesten Mullitsteine, die durch das maschinelle Pressverfahren hergestellt wurden, kleiner als diejenigen, die durch das Extrusionsverfahren hergestellt wurden. Dies liegt vor allem an den unterschiedlichen Kraftrichtungen im Formgebungsprozess. Verursacht durch. Die im maschinellen Pressverfahren hergestellte Probe quillt während des Brennvorgangs bis zu einem gewissen Grad auf.
2.2 Der Einfluss des Formverfahrens auf die Festigkeit
Die nach dem Schaumverfahren hergestellten Mullitsteine haben eine gute Druckfestigkeit und Biegefestigkeit. Die Druckfestigkeit erreicht 5,6 MPa und die Biegefestigkeit erreicht 3,2 MPa; während die durch das maschinelle Pressverfahren hergestellten Proben Druckfestigkeit und Biegefestigkeit aufweisen. Beide sind sehr niedrig, nur 1/4 des ersteren. Der Hauptgrund für die geringere Festigkeit des letzteren ist die „elastische Nachwirkung“ des Porenbildners während des Pressvorgangs, der zu inneren Rissen im Produkt führt.
2.3 Einfluss des Formgebungsverfahrens auf die Erweichungstemperatur unter Belastung
Die Belastungserweichungstemperatur des durch das Schaumverfahren hergestellten Mullitsteins ist 100 Grad höher als die des Maschinenpressverfahrens oder des Extrusionsverfahrens, während die Belastungserweichungstemperatur des durch das Maschinenpressverfahren und das Extrusionsverfahren hergestellten Mullitsteins fast gleich ist das gleiche. Die Lasterweichungstemperatur des Isolationsmaterials hängt nicht nur mit der chemischen und Phasenzusammensetzung des Materials zusammen, sondern auch untrennbar mit seiner Porenstruktur. In dem nach dem Schaumverfahren hergestellten Mullitstein sind gleichmäßig runde Poren darauf verteilt, die die Spannungskonzentration effektiv verteilen und die Fähigkeit verbessern können, äußeren Kräften ohne Verformung zu widerstehen. Gleichzeitig kann seine kombinierte Porenstruktur auf Mikro-Nano-Ebene Wärme effektiv verteilen. Stress führt zu einer besseren Volumenstabilität unter Hochtemperaturbedingungen.
2.4 Der Einfluss des Formverfahrens auf die Wärmeleitfähigkeit
Bei gleicher Rohdichte ist die Wärmeleitfähigkeit von nach dem Schäumverfahren hergestellten Mullitsteinen geringer als die des Maschinenpressverfahrens oder des Extrusionsverfahrens. Die Wärmeleitfähigkeit hängt eng mit der Porosität des Produkts zusammen, und die Porosität nimmt zu. Die Gas-Festphasen-Grenzfläche wird erhöht und die Phononenstreuung der Festphasen-Wärmeleitung wird erhöht, wodurch die Wärmeleitfähigkeit des feuerfesten Materials verringert wird. Gleichzeitig hängt auch die Wärmeleitfähigkeit eng mit dem Porendurchmesser zusammen. Unter Hochtemperaturbedingungen wird die Bewegung von Gasmolekülen intensiviert. Durch die Erhöhung der Kollisionswahrscheinlichkeit verringert sich die mittlere freie Weglänge. Wenn die mittlere freie Weglänge der Gasmolekülbewegung näher an oder sogar größer als die Größe der Mikroporen in diesem Bereich ist, wird die konvektive Wärmeübertragung in den Poren schwächer und die Wärmeleitfähigkeit des Materials nimmt ab. . Die Poren der nach dem Schaumverfahren hergestellten Mullitsteine sind Mikro-Nano-Poren, die konvektive Wärmeübertragung wird stark reduziert und die Wärmedämmwirkung deutlich verbessert.
abschließend
Durch Vergleich der Leistung von Mullit-Isolierleichtsteinen, die mit drei verschiedenen Formverfahren hergestellt wurden. Wir können sehen, dass das Schaumverfahren die Vorteile einer guten Wärmeisolationswirkung, einer hohen Belastungserweichungstemperatur, einer guten Festigkeit und einer geringen linearen Änderungsrate des Wiederverbrennens hat, so dass es offensichtliche Vorteile hat.
