Теплоизоляционные материалы

 

Применение теплоизоляционных материалов в конструкциях печей позволяет уменьшить тепловые потери через стены и тем самым увеличить тепловой к. п. д. и производительность печей. В печестроении находят применение два типа теплоизоляционных материалов — легковесные огнеупоры и природные теплоизоляционные материалы.
Легковесные огнеупоры по химико-минералогическому составу не отличаются от обычных огнеупоров, но имеют большую пористость и, следовательно, малые объемную массу, теплопроводность, механическую прочность, термостойкость и шлакоустойчивость. Высокая огнеупорность легковесов допускает их применение для внутренней кладки печей, но при условии покрытия их огнеупорной обмазкой. Не следует допускать прямого их соприкосновения с расплавленными металлом и шлаком. Печи, выложенные изнутри легковесными огнеупорами, быстро разогреваются и имеют сравнительно меньшие потери тепла на нагрев кладки, что важно для периодически действующих печей.
Существуют три способа производства легковесных огнеупоровспособ выгорающих добавок, пенообразующий и химический. При изготовлении способом выгорающих добавок в огнеупорную массу вводят древесные опилки, древесный уголь и другие углеродистые вещества в количестве 25—35% (по массе). При обжиге отформованных изделий эти добавки выгорают, создавая поры. Режимы сушки и обжига легковесов не отличаются от режимов для обычных огнеупоров данного типа.
При пенообразующем способе во влажную массу огнеупора (шликера) вводят эмульсию канифольного мыла или мыльного корня, способных образовывать пену. В качестве стабилизатора пены применяют столярный клей. Вспененную массу разливают в формы, сушат и обжигают.
При химическом способе к огнеупорным массам добавляют газообразующие вещества, такие как известняк или доломит, в раствор серной кислоты. Образование пористой структуры происходит как следствие выделения пузырьков СO2 в результате протекающей химической реакции. Для стабилизации объема сырца в процессе его вспучивания выделяющимся газом в шихту вводят высокоглиноземистый цемент или гипс. Полученную вспученную массу разливают в формы, сушат и обжигают. После обжига легковесные огнеупорные изделия подвергают механической обработке, так как в процессе обжига происходит их значительное коробление.
Легковесные огнеупоры, полученные способом выгорающих добавок, имеют объемную массу 1000—1300 кг/м3 и теплопроводность 0,3—0,5 Вт/(м-К). Пенолегковесные огнеупоры отличаются от них в основном меньшей объемной массой (400—800 кг/м3) и меньшей теплопроводностью (0,1—0,2 Вт/(м-К)), т.е. более высокими теплоизоляционными свойствами.
Природные теплоизоляционные материалы применяются главным образом для наружной изоляции печей. Используются они в виде формованных изделий, ваты, засыпки, обмазки, наносимых на нагреваемую поверхность. Из природных теплоизоляционных материалов наибольшее распространение получили асбест, диатомит и трепел, зонолит и обожженный вермикулит.
Асбест минерал волокнистого строения, способный расщепляться на тонкие, гибкие и прочные волокна. Температура плавления асбеста 1500° С, но при 700° С асбест теряет конституционную влагу и рассыпается в порошок, его теплоизоляционные свойства снижаются, поэтому используется он при температуре до 500° С. Промышленностью выпускаются изделия из асбеста различной формы и размеров, но в основном он применяется в виде картона, шнура, ваты и как наполнитель многих теплоизоляционных обмазок.
Диатомит и трепелосадочные породы, состоящие преимущественно из аморфного кремнезема. Они отличаются большой пористостью, пластичностью, нерастворимостью в воде и кислотоупорностью. Температура размягчения их около 1000° С. Применяются в сыром и обожженном состоянии в виде засыпки и готовых изделий при температуре до 900° С. Диатомитовые изделия выпускаются трех классов по объемной массе: 500, 600 и 700 кг/м3.
Зонолит и обожженный вермикулит применяют для теплоизоляции высокотемпературных печей в виде засыпки. Предельная рабочая Температура их 900° С.