ТЕХНОЛОГИЯ ОГНЕУПОРОВ

ОБЩИЕ СВОЙСТВА КАОЛИНОВОГО ВОЛОКНА

Каолиновое волокно и изделия из него легки, эла­стичны, упруги, имеют низкую теплопроводность, низкое аккумулирование тепла, исключительно термостойки, обладают хорошими акустическими свойствами, прек­расной химической стойкостью (за исключением плави­ковой кислоты, фосфорной кислоты и сильных щелочей) и не подвержены воздействию масел, пара и воды. Као­линовое волокно хорошо выдерживает вибрацию. Когда волокна входят составной частью в другие материалы, они придают им прочность и термостойкость.

Физические свойства каолинового волокна:

TOC o "1-3" h z Диаметр волокна, мкм..................................................... 2—8

Длина, мм..................................................................................... До 250

Плотность, г/см3.............................................................. .......... 1,56

Содержание «корольков», % (по массе) .... До 8

Модуль Юнга (собственно волокна), ГПа... 128

Объемная масса, кг/м3 .................................................... 48—200

Температура длительного применения, °С. . . . 1150—1260

Точка плавления, °С....................................................................... 1760

Твердость по Моосу........................................................ 6

Свойства, имеющие особое значение для дизайнеров и конструкторов.

Упругость. Обмуровка печей из обычных штучных огнеупоров требует, как известно, прочного массивного стального каркаса для удержания огнеупорной футеров­ки от смещения. Когда используется упругая волокни­стая облицовка, нет необходимости в массивной сталь­ной конструкции. Дизайнер освобожден от связываю­щих его конструктивных ограничений и ему нужно лишь рассмотреть непосредственный метод удержания покры­тия на месте.

Термическое расширение. Волокнистые материалы практически имеют нулевой коэффициент термического расширения. Это исключает необходимость в темпера­турных швах и связанных с ними конструктивных проблемах.

Масса. Минимальная масса волокнистых материалов обусловливает и минимальную примерно в четыре раза меньшую аккумуляцию тепла кладкой печи.

І 8—298

Термостойкость. Волокнистые материалы обладают совершенной термостойкостью, они не боятся тепловых ударов.

Механический удар. Для волокнистой футеровки опа­сен механический удар, ее следует защищать от него.

Звукопоглотительная способность. Это свойство во­локон новое и очень важное. Волокнистые мате­риалы с низкой плотностью лучше поглощают высоко­частотные звуковые волны, а с высокой плотностью луч­ше поглощают низкочастотные.

Теплопроводность и аккумуляция тепла. Теплопро­водность волокнистых изделий самая низкая среди огне­упорных материалов. Известно, что наименьшей тепло­проводностью обладают вакуум и воздух, для которых коэффициент теплопроводности в неподвижном состоя­нии при 20°С составляют 0,0255 Вт/(м-К). В природе нет материалов с более низкой теплопроводностью. Все теплоизоляционные материалы благодаря высокой по­ристости имеют низкий коэффициент теплопровод­ности.

Тепло через воздух, находящийся в порах, передает­ся собственно теплопроводностью, конвекцией и излуче­нием. Передача тепла конвекцией и излучением зависит от размера пор, а конвективная составляющая зависит также от степени замкнутости пор. Зависимость эквива­лентного коэффициента теплопроводности воздуха, учи­тывающего все виды теплопередачи, от диаметра и тем-, пературы приведена ниже:

Средняя температура, °С...................................... О 300 500

Эквивалентный коэффициент теплопровод­ности, Вт/(м-К), при диаметре пор, мм:

0,5 ................................................................ 0,0255 0,0615 0,103

1,0 ................................................................ 0,0278 0,080 0,146

5,0 ................................................................. 0,044 0,231 0,510

Эквивалентная теплопроводность волокнистых мате­риалов в зависимости от объемной плотности (величины обратной пористости) и температуры изменяется сле­дующим образом.

Наименьшую [0,11 Вт/(м-К)] теплопроводность в интервале температур 100—600°С имеют материалы и изделия с объемной плотностью около 200 кг/м3, изделия и материалы с меньшей плотностью (от 50 до 200 кг/м3) вследствие увеличения размера пор и уменьшения степе­ни их замкнутости, а следовательно, увеличения излу­
чающей и конвективной составляющих имеют более вы­сокую теплопроводность. При объемной плотности 50 кг/м3 теплопроводность равна 0,232 Вт/(мК) при 600°С. Теплопроводность изделий плотностью от 200 до 400 кг/м3 находится пример­но на одном уровне. С увеличением объемной плотности более 400 кг/м3 теплопроводность увели­чивается и становится равной теплопроводности ультралегковесных ша - °а о,12 мотных изделий. На рис. § VIII. 2 приведена зави - """ симость теплопроводнос­ти каолиновой ваты и ру - ,§ лонного материала в воз - f о,08 духе в зависимости от |- температуры и объемной | плотности. ^ Чов

Технико-экономичес­кая целесообразность qqq применения волокнистых материалов и изделий с объемной плотностью ни­же 200 кг/м3 заключается в меньшей аккумуляции тепла такими изделиями, так как аккумуляция

0,613 550 000

556

275

Teftaa прямо пройорцйональна объемной плотности (рис. VIII. 3).

Линейная усадка рулонного материала при нагреве с одной стороны при температуре 1260°С характеризу­ется следующими данными:

Прочность на сжатие, т. е. нагрузка, необходимая, для сжатия рулона на 10%, в зависимости от плотности рулона составляет от 0,3 до 1,8 кПа.