ТЕХНОЛОГИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

Изделия из муллитокремнеземистой ваты

Почти все выпускаемое в СССР жаростойкое муллитокремнезе - мистое волокно (старое название — каолиновая вата) перерабаты­вается в готовые смесн или в изделия, применяемые в практике индустриального строительства и ремонта тепловых агрегатов. Ис­ключение составляет вата, используемая для заполнения темпера­турных швов между сборными панелями и для других подобных целей.

Готовые смеси употребляют для устройства мастичной изоля­ции, торкретирования или изготовления монолитных футеровок литьем либо набивкой непосредственно на месте эксплуатации.

Изделия из муллнтокремнеземнетого волокна могут быть: гиб­кими (рулонный материал, маты, войлок, шнуры, ленты); жестки­ми (плиты, скорлупы, сегменты, картон, бумага, изделия сложной конфигурации, блоки)

В настоящее время в мировой практике из жаростойких волокон выпускают около 50 видов различных изделий и по мере расшире­ния областей применения и получения новых более высокотемпера - туростойких волокон номенклатура их постоянно расширяется.

Согласно действующему в СССР стандарту выпускаемые из муллитокремнеземнетого волокна материалы и изделия подразде­ляют на марки, указанные в табл. 16.'?.

Рулонный м. іісрп. іл и войлок получают в едином технологиче­ском потоке. Рулонный материал изготовляют нз сформированного

Вания заготовок заданной длины.

Таблица 16.3. Марки муллитокремнеземистых материалов и изделий

Паи мсиооаііііе

Муллитокремнеземистая вата Муллитокремнеземистыи рулонный материал Муллитокремнеземнстый хромосодержащий ру­лонный материал Муллитокремнеземистыи войлок Муллитокремнеземнстый хромосодержащнй вой­лок

Муллитокремнеземистые плиты на органической связке

То же, на неорганической связке Муллитокремнеземистые хромосодержащие плн тьт

Муллитокремнеземистые вставки на органиче­ской связке

Муллитокремнеземистые изделия сложной кон­фигурации иа органической связке То же, па неорганической связке

Примечание Цифровые значения марки соответствуют средней плотностн мат іал. з и изделий, кг/м3.

Рулонный материал характеризуется следующими основными свойствами: средняя плотность—130 кг/м3, теплопроводность при средней температуре 600°С — 0,22 Вт/(м-°С), температура приме­нения— 1150°С.

При изготовлении войлока в волокнистый ковер вводят синте­тическое связующее (поливинилацетатную эмульсию либо этнлен - ликат) путем впрыскивания в камеру волокноосаждения Затем ковер по выходе нз камеры волокноосаждения подпрессовывают валками до заданной толщины и подвергают тепловой обработке в камере полимеризации. После кратковременного охлаждения на воздухе войлок сворачивают в рулоны и складируют. Его средняя плотность составляет 150 кг/м3, А, при 600°С — 0,2 Вт/(м-°С) и температура применения 1150°С.

Украинским научно-исследовательским институтом огнеупоров разработана технологии полужестких теплоизоляционных плит на органическом связующем. Изделия получают путем штучного фор­мования из гидромасс на вакуум-прессе. Приготовление гидромас­сы осуществляют в вертикальном роторном смесителе или гидро- разбивателе При соотношении волокно : водный раствор связую­щего, равном 1:9, гидромасса приобретает требуемую однород­ность іа 2 ..5 мин обработки. Формование изделии производит нрн разрежении 0,05.. 0,07 МПа и давлении прессования 0,3. 0 1 МПа. Влажность отформованных плит составляет 36 ...45%. Сушат из­делия на поддонах полочных вагонеток в течение 12... 14 ч при
температуро 1 ПО... 11 П°С. Плчелпя могут применяться в качестпе теплоизоляционно-компенсационных материалов. Они характеризу­ются следующими показателями свойств: средняя плотность — 280 ...320 кг/м3, сжимаемость под давлением 0,3 МПа — 27...31%, возвратимость после снятия давления — 92 ...94%, теплопровод­ность при средней температуре 600°С — 0,174 Вт/(м-сС).

Следует отметить, что синтетическое связующее при действии высоких температур выгорает и термическая устойчивость мате­риала определяется рекрпсталлизационной способностью волокон, которая зависит как от температуры, так и от продолжительности ее воздействия. Рекристаллизация муллитокремнеземистых воло­кон отмечается уже при температуре 970СС и по мере повышения температуры она интенсифицируется. Этот процесс и определяет продолжительность службы таких изделий.

Применение огнеупорных связующих позволяет повышать тем­пературу службы изделий на основе муллитокремнеземистых во­локон и увеличивать продолжительность их службы В этом случае при разрушении волокна в горячей зоне материала его прочность сохраняется за счет огнеупорной матрицы (связующего). Поэтому изделия на керамическом связующем обладают более высокими эксплуатационными свойствами.

В МИСИ им. В. В. Куйбышева разработана технология ряда волокнистых изделий различного назначения с применением в ка­честве связующего огнеупорных глин: компенсационно-теплоизоля­ционных плит, теплоизоляционно-конструкционных блоков, тепло­изоляционных плит.

Теплоизоляционно-компенсационные плиты предназначены для восприятия без разрушения многократных пульсирующих нагру­зок, возникающих в результате температурных деформаций огне­упорной футеровки и тепловой изоляции металлического кожуха теплового агрегата, например воздухонагревателя доменной печи. Теплоизоляционно-компенсационные плиты изготовляют из мулли - токремнеземистого волокна и огнеупорной ГЛИНЫ, В)ЯТЫХ в соотно­шении 78 . . 80 : 22 ... 20% по массе. Изделия формуют из гидромасс на вакуумных прессах. Отформованные плиты сушат в туннельных сушилках при температуре 170 . 200°С в течение 10... 12 ч.

Сжимаемость этих изделий достигает 10... 12% благодаря их волокнистому строению и небольшому содержанию связующего. Это свойство изделий можно существенно повысить, применив пред - варнтельную грануляцию ваты. Следует отметить, что компенса­ционные свойства изделий сохраняются и в случае одностороннего воздействия на материал высоких температур (1100 ... 1200°С) за счет необожженной части изделия. Наиболее высокие компенса­ционные и теплоизоляционные свойства изделий достигаются при их средней плотности 280 ...330 кг/м3.

N величина» ептерл. шпе спя ісющсго и применяя вибрационную о'|р.|Оо1К При формой. IIIHII II І ІЄ. ІНП. Ill 1.1 Ч Л В) г ІЄІІЛОН ю. тяцнонные 1 .11111.1 шпон \KPII 100 и Ml'kll-■!!)(>. Э1а тех поло! в я освоена Ли - релепскнм опытным заводом Мннмонтажспецстроя СССР. Свойст­ва изделий приведены в табл. 16.4.

Разновидностью технологии теплоизоляционных плит из мул - литокремнеземистой ваты на глиняном связующем является техно­логия, основанная на способе пропитки. В этом случае введение связующего в волокнистый ковер осуществляется без разрушения его структуры — пропиткой низкоконцентрированной глиняной суспензией, осуществляемой за счет капиллярного подсоса. Как известно, тонковолокнистый ковер муллитокремнеземнетой ваты вследствие мелкопористой структуры и наличия на поверхности во­локон замасливателя очень плохо фильтрует воду. Введение в со­став глиняной суспензии гидрофильной добавки (сульфанола) при­водит к возникновению активного капиллярного подсоса низкокон­центрированной суспензии огнеупорной глины, в результате которого достигается равномерное распределение связующего в объеме материала.

Технологический процесс в данном случае организуется следую - щим образом. Ковер муллитокремнеземнетой ваты раскраивается на заготовки заданных размеров. Из полученных фрагментов под - прессовкой формуют заготовки толщиной 150 ...200 мм, что позво­ляет получать изделия толщиной 100 ... 120 мм.

Глиняную суспензию приготавливают из огнеупорных глин, ха­рактеризующихся числом пластичности не менее 15, в высокоско­ростном смесителе. При этом вводят добавки: СДБ в количестве 0,3% от массы глины и сульфанола, концентрация которого в сус­пензии должна быть равна 1%. Концентрация глины в суспензии может находиться в пределах 7 ... 15%.

Пропитку заготовок осуществляют в емкостях при их сс»«-стен­ном погружении и глиняную суспензию. Процесс прописки про 10.1- жается в течение 18 ...20 мин. Пропитанные заготовки на сетчатых поддонах с помощью механических «пил» извлекаются из ванны и поднрессовываются под нагрузкой 0,01 ...0,1 МПа с целью отжатия излишка связующего. Последним этапом технологического процес­са является сушка заготовок, которая осуществляется в туннель­ных сушилках при температуре теплоносителя 120... 1803С до оста­точной влажности не более 2%.

Складируют плиты, укладывая их горизонтально в штабеля вы­сотой не более 1,8 м. Плиты имеют размеры (060 .. 1000) X (200.. 400) X (80 ... 120) мм и характеризуются средней плотностью от 250 до 400 кг/м3 в зависимости от величины подпрессовки. Основ­ные свойства плит приведены в табл. 16.3. Плиты предназначены для устройства съемных сводов промышленных печей с рабочей температурой до 1200СС.

В настоящее время разработана конвейерная технология тепло­изоляционных плит, получаемых способом пропитки. В этом случае ковер муллитокремнеземнетой ваты, предварительно раскроенный в продольном и поперечном направлениях, на сетчатой ленте кон­вейера поступает в ванну с глиняной суспензией и после естествен­ной пропитки на той же ленте вмносится из ванны. Пропитанные глиняной суспензией заготовки с помощью внльного захвата по­даются на пост подпрессовки и укладываются там на перфориро­ванный поддон в 2...3 слоя по высоте (в зависимости от требуемой толщины плит). После подпрессовки и частичного отжатия воды плиты на поддонах направляют на сушку.

Третьим видом изделий из муллитокремнеземнетой ваты на глиняном связующем являются конструкционно-теплоизоляцион­ные блоки, получаемые из гидромасс. Они предназначены для уст­ройства ограждающих конструкций промышленных тепловых уста­новок с рабочей температурой до 1250°С. Глина, применяющаяся для изготовления изделий, должна характеризоваться числом пла­стичности не менее 15. Для улучшения перемешивания в воду за­творения следует добавлять сульфанол и СДБ.

Технологический процесс изготовления керамоволокнистых блоков включает следующие операции: подготовку ваты, подготов­ку связующего, приготовление гидромассы, формование изделий с немедленной распалубкой, их сушку и обжиг. Подготовка ваты сводится к ее распушке на трепальной установке до кусков разме­ром не более 50 мм. Этот процесс осуществляется следующим об­разом. Ковер муллитокремнеземнетой ваты в один слой подается к трепальной установке, а выходящая из нее распушенная вата ленточным транспортером направляется непосредственно в смеси­тель для приготовления формовочной массы. Этот процесс перио­дический, его период определяется временем приготовления фор­мовочной массы и разгрузки смесителя. Поэтому ковер ваты, пода­ваемый на раснушку, необходимо предварительно дозировать по массе

Шликера 30... 40%-ной концентрации, которое осуществляется в пропеллерном смесителе в течение 30 ...35 мин. При этом вначале в смеситель заливается вода, а затем загружается сухая молотая глина; после перемешивания смеси в течение 20 мин в смеситель добавляют раствор пластифицирующей добавки из расчета 0,3% от массы глины, считая на сухое вещество. После этого процесс перемешивания продолжают еще 10 мин до полного роспуска гли­ны. Готовый шликер перекачивают в расходный бак-смеситель.

Приготовление формовочной массы производят в низкоскорост­ном смесителе с горизонтальным валом при такой последователь­ности загрузки компонентов. Вначале подают отдозированные по объему глиняный шликер и воду и после перемешивания в течение 1 мин добавляют пенообразователь в количестве 0,15...0,2% от суммарного количества воды в гидромассе. Перемешивание осу­ществляют в течение 3 мин до образования пеиомассы, после чего небольшими порциями загружают распушенную вату прн непре­рывном перемешивании. Общая продолжительность приготовления формовочной смеси составляет 5...6 мин, включая время загрузки ваты, и зависит от степени распушки ваты.

Критерием оценки готовности гидромассы является полная про­питка ваты шликером, прн этом средний размер кусочков ваты не должен превышать 20 мм. Водосодержание гидромассы должно находиться в пределах 150 ...200% в зависимости от расхода ваты.

Наличие в гидромассе пузырьков нены существенно облегчает ее приготовление, так как пузырьки, играя роль шарниров, способ­ствуют роспуску волокна и предотвращают его свойлачиваемость.

Формование изделий осуществляют в формах с перфорирован­ным днищем. Заполнение форм гидромассой можно производить непосредственно из смесителя или из промежуточной емкости, а также путем набрызга с использованием специальной установки. В последнем случае изделия получают с улучшенной структурой и повышенной на 10... 15% прочностью. Уплотнение массы в форме производят вибропрессованием с вакуумированием или без него. Параметры виброуплотнения, обеспечивающие заданную плотность сырца и удаление излишка воды, должны быть следующие: часто­та— 50 Гц, амплитуда — 0,4 ...0,5 мм, продолжительность — 220 180 с, усилие прессования —0,008 ...0,014 МГІа.

Отформованный сырец распалублинают и на жестких поддонах направляют на тепловую обработку- Тепловая обработка конструк­ционно-теплоизоляционных блоков состоит из сушки и обжига Сушка может осуществляться по скоростному и достаточно жест­кому режиму: подъем температуры до 200...300ЭС — 0,5 ...0,1 ч, выдержка при максимальной температуре 6...8 ч, до остаточной влажности не более 8% (охлаждение біоков не регламентируется).

Обжиг блоков необходим для снятия усадочных явлений в ма­териале (недопущения их в службе) и повышения прочностных показателей изделий» Обжиг можно осуществлять в печах любого типа по жестким режимам или по тем режимам, прн которых пред­полагается эксплуатация изделий.

Блоки могут выпускаться со следующими размерами: длина 400... 1000 мм, ширина 300 ...700 мм, толщина 50 ...300 мм. Сред­няя плотность блоков определяется соотношением «вата : глина», которое может быть принято равным 60 : 40; 50 : 50; 40 : 60, % массе. В этом случае средняя плотность блоков колеблется в пре­делах 400 ...700 кг/м3; прочность при сжатии — 0,6 ...2,0 МПа; прочность при изгибе — 0,4... 1,0 МПа; теплопроводность при тем­пературе 600°С — 0,15...0,22 Вт/(м-°С), дополнительная усадка при температуре 1250СС—не более 1%; максимальная температу­ра применения — до 1250°С.

Высокие функциональная и строительно-эксплуатационные свойства волокнистых жаростойких теплоизоляционных материа­лов определили их широкое производство и применение в технике высоких температур. Мировая практика свидетельствует о чрезвы­чайно высокой эффективности этих материалов. Поэтому совер­шенствование их технологии, повышение качества изделии, расши­рение областей применения являются важной народнохозяйствен­ной задачей Основными направлениями исследований в этой области являются: получение волокон с более высокой термоста­бильностью и коррозионной стойкостью, создание технологии во­локнистых жаростойких изделий, обеспечивающей малую энерго­емкость, высокую степень механизации и автоматизации производ­ственных процессов и управления ими.