|
|
К ним относятся асбестовые
материалы, минеральная вата и стекловолокно.
К асбестосодержащим теплоизоляционным материалам относится
ряд материалов, отличающихся по составу исходного сырья, технологии
производства и области применения. Общим объединяющим признаком этих
материалов является использование асбестового волокна в качестве
объемно-армирующего и водоудерживающего компонента.
Асбестовые теплоизоляционные материалы выдерживают
температуру до 550 °С, используются для изготовления листов (плит), труб,
лент, матов. Из хризотилового и аморфного асбеста изготавливают листы и трубы
(двух классов) с кажущейся плотностью <0,3 г/см2, теплопроводностью (при
средней температуре 70 .-i ± 5 °С) < 0,048 ккал/м-ч-°С и уменьшением
объема при быстром нагреве < 10 %.
Асбестовые ленты в основном служат для обмотки гнутых
трубопроводов, маты применяют в местах, где временами нужно снимать
теплоизоляционное покрытие для осмотра деталей конструкций, например клапанов
и фланцев.
Минеральная и стеклянная вата представляют собой
волокнистый материал, получаемый в результате специальной переработки
силикатных расплавов.
Сырьем для производства минеральной ваты являются
различные горные породы осадочного и магматического происхождения: глинистые,
карбонатные, базальтовые и др., а также отходы промышленности — доменные и
мартеновские шлаки, бой глиняного и силикатного кирпича и т. п.
Основными химическими составляющими минеральной
теплоизоляционной ваты являются: Si02 (40—50 %), А1203 (10—20 %), СаО (20—30
%), MgO (3—7 %), MnO (1—6 %) и Fe203 (2—5 %). Диаметр волокон 2—20 мкм (в
среднем <8 мкм), длина 10—100 мм. Максимальная температура службы
несколько различается в зависимости от соотношения количеств указанных
химических составляющих, но в общем она составляет 600 °С. Основными
химическими компонентами шлаковой теплоизоляционной ваты являются: Si02 (37,6
%), А1203 (17,4 %), Fe203 (0,5 %), MgO (4,5 %) и СаО (36,7 %). Таким образом,
содержание СаО в шлаковой вате больше, чем в минеральной. Диаметр волокна
шлаковой ваты в среднем <10 мкм, Длина волокна почти не изменяется,
температура безопасной службы <600 °С.
При формовании теплоизоляционных покрытий из минеральной
ваты в нее вводят различные связки.. При производстве стекловаты применяют те
же сырьевые материалы, что и при производстве обычного оконного стекла:
песок, известняк, соду и др.
Для теплоизоляционных целей используют стекловату и
изделия из нее (ленты, трубы). Диаметр волокон стекловаты составляет в
основном 3—20 мкм. Максимальная температура их службы,
Помимо минеральной ваты, для теплоизоляционных нужд
изготовляют минеральное стекловолокно, обладающее большей термостойкостью.
Его химический состав: 30—40 % Si02, 0—20 % Al2Os, 5—35 % FeO + Fe203, 5—35 %
СаО, 0—20 % MgO, 0—20 % ZnO. По сравнению с известными минеральными волокнами
минеральное стекловолокно обладает более высокой термостойкостью,
огнеупорностью и мягкостью (пластичность) при легкости. Характеристики
минерального стекловолокна марки AS 1: безопасная температура использования
600 °С, кажущаяся плотность 0,06—0,12 г/см3, диаметр нити волокна 6—10 мкм,
содержание зерен 5 %, восстанови- мость 90%, теплопроводность при 350 °С
составляет 0,05— 0,09 ккал/(м-ч-°С).
В последние десятилетия в мировой практике в качестве
теплоизоляционных огнеупоров начали широко применять искусственные
высокотемпературные волокна в виде ваты и различных гибких и жестких изделий.
Эти изделия отличаются от традиционных легковесных огнеупоров с ячеистой пористой
структурой большей термической стойкостью и меньшей теплопроводностью. При
^1000 °С теплопроводность волокнистых материалов в два раза ниже, чем
материалов с ячеистой структурой. Время и затраты труда на монтаж футеровки
из волокнистых материалов составляют ~10 % времени и трудовых затрат на
монтаж футеровки из огнеупорных легковесов.
Свойства огнеупорных волокон в значительной степени
определяются их структурой, которая зависит от вида применяемого сырья и
технологии получения волокна. В настоящее время известны волокна с моно-,
поликристаллической и стеклообразной микроструктурой.
Моно- и поликристаллические волокна можно получить
способами испарения коллоидных суспензий, экструзцонной или прядильной
технологией и методом раздува расплава.
Керамическое огнеупорное волокно изготовляют следующим
образом. В смесь прокаленных каолинов или других глиноземистых веществ
(огнеупорной глины, кремнеземистого сырья) вводят борную кислоту, стекло,
двуокись циркония, окись хрома. Приготовленную смесь расплавляют в электропечи,
затем расплав вытягивают в виде нити с помощью сжатого воздуха или
перегретого пара. Обычно в смеси содержится поровну А1203 и Si02. Химический
состав волокнистой огнеупорной керамики, поставляемой для футерования,
следующий: А1203 (45,1 %), Si02 (51,9 %), Fe203 (1,3 %), Ti02 (1,7 %), MgO
(следы), СаО (0,1 %) и Na20 (0,2 %).
Свойства этой керамики: температура службы 1260 °С;
огнеупорность 1760 °С; средний диаметр волокна 2,8 мкм; максимальная длина
волокна 250 мм, средняя 100 мм; истинная плотность 2,56 г/см3; предел
прочности при растяжении 133,6 МПа; модуль упругости 118,12 ГПа; твердость 6
единиц по шкале Мооса.
Кроме обычного и влажного войлока, пропитанного
неорганическим связующим веществом, из керамических волокон изготовляют
различные огнеупорные изделия в виде бумаги, ленты, шнура.
Обычно порошкообразную волокнистую керамику засыпают в швы
кладки с целью компенсации расширения; в виде войлока ее используют
непосредственно для рабочего слоя футеровки пеЧей, влажный войлок с
неорганическим связующим веществом укладывают после изготовления футеровки в
тех ее зонах, где необходима повышенная твердость; шнурами и лентами
заполняют швы кладки. Кроме того, огнеупорную волокнистую керамику широко
используют в различных промышленных печах.
Огнеупорные волокна используют в виде комовой ваты и
изделий. Изделия из огнеупорных волокон широко применяются в раз-' личных
отраслях промышленности для теплоизоляции миксеров, конверторов,
воздухонагревателей, печей (электродуговых, отжиго- вых и др.), для футеровки
желобов и труб при разливке и транспортировке жидких металлов, для набивки
термокомпенсационных швов в печах и других тепловых агрегатах, для
теплоизоляции газовых турбин современных энергетических установок с высокими
тепловыми параметрами, трубопроводов перегретого пара, высокотемпературных
печей, паровых котлов, камер сжигания и теплообменников и т. п.
|