Класифікація вогнетривів
Вступ
Вогнетривами називаються матеріали, що використовуються для
спорудження та футеровки печей, топок та апаратів, що працюють за умов
високотемпературного нагріву (вище 1000°С). Комплекс вимог до вогнетривів
відрізняється від вимог до звичайних будівельних матеріалів і характеризує їх
здатність до використання в якості конструкційних матеріалів, що працюють в за
умов високих температур (1000 - 1800 °С та вище) та не розплавляються.
Теплоізоляційними називаються будівельні матеріали, які мають
малу теплопровідність внаслідок їх високої пористості - основної та загальної
особливості всіх теплоізоляційних матеріалів, яка визначає їх основні
властивості.
Вогнетриви поділяються в залежності від ступеня
вогнетривкості на три класи:
1) вогнетривкі - вогнетривкістю від 1580°С до 1770°С
включно;
2) високовогнетривкі - від 1770°С до 2000°С включно;
) високої вогнетривкості - вище 2000 °С.
В залежності від фізико-хімічних властивостей вихідної
сировини поділяються на 8 основних груп, які, в свою чергу, поділяються на 18
типів (табл. 1) [1]. Кожен із перерахованих типів об’єднує вогнетриви з певним
хіміко-мінералогічним складом та властивостями.
Висока пористість теплоізоляційних матеріалів - головна та
загальна особливість будови теплоізоляційних матеріалів, яка визначає їх
властивості. За характером макроструктури та способу виробництва
теплоізоляційні матеріали можуть бути чарунковими, зернистими, волокнистими,
пластинчатими або змішаними.
ВОГНЕТРИВИ
Таблиця 1 - Класифікація вогнетривів
Група вогнетривів
|
І Кремне-земісті
|
ІІ Алюмосилікатні
|
ІІІ Магнезіальні
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
Тип
|
Динасові
|
Кварцеві
|
Напівкислі
|
Шамотні
|
Високо-глиноземісті
|
Магнезітові
периклазові
|
Доломітові
|
Форстеритові
|
Шпінельні
|
Хромисті
|
Хроммагне-зитові
|
Графітові
|
Коксові
|
Цирконові
|
Цирконієві
|
Окисні спеціальні
|
Карборундові
|
Інші
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Області застосування деяких вогнетривів наведено у таблиці 2.
Таблиця 2 - Області застосування вогнетривів
Галузь
|
Область
застосування
|
Вогнетрив
|
Чорна металургія
|
Виробництво чавуну
|
футеровка доменних
печей, повітронагрівачів (каупери)
|
шамот
|
|
кладка лещаді, шахт
доменних печей, куполів
|
високоглиноземісті
алюмосилікатні
|
|
повітронагрівачів
доменних печей
|
алюмосилікатні
напівкислі
|
|
конвертор з
кисневим продувом
|
доломіт
|
|
жолоби для
розплавленого чавуну
|
графіто-шамотна
маса
|
Сталеплавильна
|
кладка елементів
мартенівських печей, вироби для розливу сталі
|
шамот
|
|
вагранки, обертові
печі
|
шамотні,
багатошамотні
|
|
кладка ванн
мартенівських печей, футеровка днищ сталерозливних ковшів
|
алюмосилікатні
високоглиноземісті
|
|
кладка мартенівських
печей, зведень мартенівських печей, коксових печей
|
динасові
|
|
- кладка зведень
мартенівських печей - кладка подин -«- - кладка стін електросталеплавильних
печей
|
шпинельні: -
магнезітохромитові - магнезитові - хроммагнезітові
|
|
заправка стін та
відкосів мартенівських та електро-сталеплавильних печей
|
доломітові
|
|
кладка стін
мартенівських та електросталеплавильних печей
|
магнезіто-доломітові
водостійкі
|
|
печі для нагрівання
- подина, зведення стін електросталеплавильних печей,кладка насадок
повітронагрівача
|
Форстеритові
(замість динасу та шамоту)
|
|
стопорні пристрої
для розливу сталі
|
графіто-шамотна
маса
|
|
високотемпературні
рекуператори, пробки, стакани, муфелі
|
карборундові
|
Кольорова
металургія
|
Нікель, мідь
|
електропечі для
плавки анодного нікелю, мідеплавильні
|
смолодоломітові
|
|
патрубки, стопори
для литва
|
карборундові
|
Алюміній
|
катод, анод
|
вуглецеві
|
цинк
(пірометалургійний спосіб), дистиляція, рафінація металів
|
|
карборундові
|
Енергетика
|
|
котли з рідким
шлаковидаленням
|
карборундові
|
Вогнетриви шамотні (алюмосиликатні)
Область
застосування:
· Цегла марок ША і ШБ - загального призначення;
· Цегла марок ШПД-39, ШПД-41, ШПД-43 (цегла доменна) - для кладки домених печей;
· Цегла марок ШКУ-32, ШКУ-37, ШКУ-39 (цегла ківшева) - для футеровки сталерозливних ковшів;
· Цегла марок ШАВ, ШАВ-33, ШБВ-30 (цегла ваграночна) - для футеровки вагранок;
· Цегла марок ШСП-32 (стопорні трубки, пробки та стакани) - для розливу сталі із ковша;
· Цегла марок ШГСП (пробки і стакани шамотно-графітові) - для розливу сталі із ковша.
· Шамотні вогнетриви марки: ШЛ - 0,4 ШЛ -0,9 ШЛ- 1,0. Ефективний вогнетрив при
футеровці теплових агрегатів [2]. Фізико-хімічні властивості наведені у таблиці 3.
· Шамотні вогнетриви марки ШТЛ-0,6.
Використання: ефективний теплоізоляційний вогнетрив при футеровці теплових
агрегатів, різноманітних печей, вуглецьвміщуючих середовищах. Властивості
наведені у таблиці 4 та додатку А.
Таблиця 3 - Фізико-хімічні властивості шамотних вогнетривів [3]
Назва показника
|
ШЛ-0,4
|
ШЛ-0,9
|
ШЛ-1,0
|
Удавана густина, г/см3
|
0,4
|
0,9
|
1,0
|
Температура
застосування, °С
|
1150
|
1270
|
Межа міцності на
стискання, Н/мм2(МПа)
|
1,0
|
2,5
|
2,5
|
Теплопровідність, Вт/(м∙К)
|
|
|
|
- при (350 ± 25) °С
|
0,20
|
0,40
|
0,40
|
- при (650 ± 25) °С
|
0,25
|
0,50
|
0,50
|
Таблиця 4 - Фізико-хімічні властивості шамотних вогнетривів
Назва показника
|
ШТЛ-0,6
|
Удавана густина, г/см3
|
0,6
|
Вміст, %
|
-
|
AI2O3, не менше
|
1,6
|
Fe2O3, не менше
|
|
Температура
застосування,°С
|
1150
|
Межа міцності на
стискання Н/мм2 (МПа)
|
2,5
|
Теплопровідність, Вт/(м∙К)
|
|
- при (350 ± 25) °С
|
0,25
|
- при (650 ± 25) °С
|
0,30
|
Характеристики піношамотних легких виробів, виробництва ВАТ
«Боровичский комбинат огнеупоров», в таблиці 5 [3].
Таблиця 5 - Показники властивостей піношамотних виробів
Назва показника
|
ШЛ-0,4
|
ШЛ-0,6
|
ШЛ-0,8
|
Удавана густина,
г/см3
|
0,36
|
0,54
|
0,77
|
Межа міцності на
стискання, МПа
|
2,1
|
2,8
|
10,3
|
Дод. усадка, % при
випалі при температурі
|
0,1 при 1150 °С
|
0,5 при 1150 °С
|
0,3 при 1300 °С
|
Коефіцієнт
теплопровідності, Вт/(м×К)
при температурі (320 ± 25) °С (650 ± 25) °С
|
0,16 0,19
|
0,22 0,28
|
0,28 0,35
|
Вогнетривкі динасові вироби
Призначення:
· ДМ - для кладки мартенівських печей та інших теплових
агрегатів,
· ДН - для кладки нагріваючих печей та
інших теплових агрегатів,
· ДВ - для кладки насадок, стін,
куполів, верха камери горіння, штуцерів та повітряпроводів горячего дуття,
· ДЛ - 1,2 для теплоізоляції теплових
агрегатів при температурі використання до 15500С [5].
Виробник: ВАТ «Первоуральский динасовый комбинат», ВАТ
«Красногоровский огнеупорный завод», ВАТ «Красноармейский динасовый завод»,
властивості наведені у таблиці 6.
Таблиця 6- Показники властивостей динасових виробів
Показник
|
Загального
призначення
|
Повітронагрівачі
доменних печей
|
Легкі
|
|
ДМ
|
ДН
|
ДВ
|
ДЛ-1,2
|
Масова частка, %
SiO2, не менше
|
94
|
94
|
93
|
91
|
Fe2O3 , не менше
|
- -
|
-
|
2
|
-
|
Вогнетривкість, 0С
не нижче
|
1710
|
1690
|
1690
|
-
|
Температура початку
розм’ягчення, 0С, не нижче
|
1650
|
1610
|
1620
|
-
|
Пористість
відкрита, %не більше
|
23
|
25
|
24
|
-
|
Межа міцності на
стискання, Н/мм2 (МПа)
|
22,5
|
17,5
|
27,5
|
5
|
Густина удавана,
г/см3
|
-
|
-
|
2,37
|
1,2
|
Густина дійсна,
г/см3
|
-
|
-
|
-
|
2,39
|
Теплопровідність,
Вт/(м.К), при середній температурі: (350 ± 25)0С, не більше (650 ± 25) 0С, не
більше
|
-
|
-
|
-
|
0,60 0,70
|
Теплопровідність динасу за умов високих температур
визначається за формулою [1]
(1)
де П - пористість динасу, %.
Цегла пінодіатомітова теплоізоляційна КПД-400, виробництво ВАТ
«Диатомовый комбинат».
Область
застосування:
· призначена для теплової ізоляції промислового
устаткування (електролізних ванн, плавильних печей, казанів, трубопроводів і
т.п.) при температурі поверхні, що ізолюється до +900°С;
· цегла відноситься до групи негорючих
матеріалів і може бути використана для протипожежного захисту сталевих,
залізобетонних і дерев'яних конструкцій;
· у житловому й цивільному будівництві.
Хіміко-фізичні показники наведені у таблиці 7.
Таблиця 7 - Хіміко-фізичні показники цегли пінодіатомітової
теплоізоляційної КПД-400
Найменування
|
Показник
|
Геометричні розміри
(механічна обробка по шести гранях), мм´мм´мм
|
246х122х64(±0,5 мм)
250х123х65(±0,5 мм)
|
Густина, кг/м3
|
465
|
Теплопровідність,
Вт/(м ∙ К)не більше при (200 ±3)°С при (400 ±5)°С при (600 ±5)°С
|
0,121 0,138 0,156
|
Межа міцності при
стиску, МПа не менш
|
1,1
|
Лінійна
температурна усадка при температурі 900°С, %, не більше
|
1,5
|
Максимальна
температура застосування,°С
|
900
|
Хімічний склад
діатоміту Оксид кремнію, SiO2 Оксид титану, TiO2 Оксид заліза, Fe2O3 Оксид
алюмінію, Al2O3 Оксид магнію, MgO Оксид кальцію, CaO
|
81,78 0,27 2,48
5,48 0,78 0,3
|
Оксид натрію,
Na2O3 Оксид калію, K2O Оксид сірки, SO3 Оксид марганцю, MnO Оксид
фосфору, P2O5 Втрати при прожарюванні 1000°С, %
|
0,18 1,25 0,21 0,01
0,03 7,23
|
Вироби вогнетривких легковагові та ультралегковагові різних
видів марок ШЛ-0,4; ШЛ-1,0; ШЛ-1,3; ШКЛ-1,3.
Область застосування:
· Для теплоізоляції термо - і електропечей,
випалювальних печей будівельних матеріалів, печей металургійної й коксохімічної
продукції;
· теплообмінних апаратів, випарних
агрегатів, підігрівників;
· газових печей, котлоагрегатів всіх
конструкцій;
· паропроводів.
Виробництво: ВАТ «Запорожогнеупор», ВАТ«Часов - Ярский
огнеупорный комбинат», ДП Михайловское производство огнеупоров».
Магнезіальні вироби
Виробництво - ВАТ «Запорожогнеупор», ВАТ«Пантелеймоновский
огнеупорный завод»
Область
застосування:
Марка ХП-1, ХП-2, ХП-3, ХП-4, ХП-5:
· для кладки металургійних і різних високотемпературних
теплових агрегатів;
· термостійкі для футеровки
конвертерів, відбивних печей і інших теплових агрегатів у металургії , для
футеровки конвертерів кисневої продувки.
Марка П-88,
П-89, П-90, П-91:
· для кладки подин, укосів і стін мартенівських,
електросталеплавильних і інших високотемпературних печей;
· для розливання штейну в кольоровій
металургії (втулки) ;
· стопорні для розливання стали з ковша
(склянки, вкладиші);
· для шиберних затворів
сталерозливочних ковшів (склянки, склянки - колектори, гніздової цегла);
· для сталевипускаючого отвору
конвертерів і мартенівських печей.
Марка
ПХСП, ПХСУТ, ПХСУ, ПХСС
· - для
кладки зводів сталевиплавних печей;
Марка ХПКК
· для конвертеров кисневої
продувки;
Марка
ПХКП, ПХКУ, ПХКС
· для футеровки сталеплавильних
конвертеров;
Марка
ПБС-88, ФБС, ФС
· для шиберних затворів сталерозливочних ковшів (безвипальні и випальні).
Марка ПБГ, ФБГ
· для гніздових узлів шиберних
затворів.
Марка ПБСП, ФБСП
· для розливки сталі із ковша.
Марка ХПТ и ХПТУ (ущільнені)
· для футеровки агрегатів кольорової
металургії.
Мулітові, мулітокорундові і корундові вироби
Виробництво - ВАТ «Запорожогнеупор».
Область застосування :
МКВ-72 (мулітокорундовий)
· для кладки повітронагрівачів і повітропроводів
гарячого дуття доменних печей;
МКС-72 (корундовий високоглиноземистий)
· для кладки різноманітних теплових агрегатів;
МККС-72 (мулітовий и мулітокорундовий)
· для футеровки сталерозливних ковшів.
Вуглецеві вироби
Маса холоднонабивна теплопровідна (ТУ 48-12-60-89)
застосовується для заповнення компенсаційних зазорів між холодильниками й
вуглеграфітовою або алюмосилікатною вогнетривкою кладкою доменної печі, між
вуглецевими блоками. Між вуглецевими й алюмосилікатними блоками горна й лещаді,
як наповнювач вогнетривкого бетону, застосовуваного для заливання днища лещаді
доменних печей, і для футеровки феросплавних і інших електротермічних
агрегатів. Властивості наведено в таблиці 8. Властивості вугільних матеріалів,
виробництва ВАТ «Укрграфіт»[6], що використовуються в чорній та кольоровій
металургії, наведено в таблицях 9-14 та додатку Б.
Таблиця 8
Якісні характеристики холоднонабивної теплопровідної маси
Показник
|
Марка А
|
Марка Б
|
Марка С
|
Марка АТ з
підвищеною теплопровідністю
|
Удавана густина
невипаленої маси, г/cм3, не менше
|
1,58
|
-
|
1,56
|
1,60
|
Міцність при
стисканні, МПа, не менше
|
7,8
|
|
19,6
|
6,0
|
Теплопровідність
необпаленої маси, Вт/(м×К)
|
10,0
|
8,0
|
-
|
15,0
|
Таблиця 9 - Блоки вуглеродні, призначені для футеровки
домених і інших типів металургійних печей
Назва показника
|
Типові значення
|
Марка
|
ДБУ
|
ДБУ-А
|
ДБУ-Б
|
ДБУ-А(М)
|
Густина об’ємна,
г/см3
|
1.56
|
1.58
|
1.63
|
1.66
|
Густина дійсна,
г/см3
|
1.89
|
1.92
|
1.90
|
1.93
|
Пористість загальна,
%
|
18
|
18
|
14
|
14
|
Пористість
відкрита, %
|
15
|
15
|
10
|
11
|
Межа міцності на
стискання , МПа
|
55
|
36
|
50
|
Зольність, %
|
4.0
|
2.0
|
4.0
|
2.3
|
Температурний
коефіцієнт лінійного розширення, (20-520)0C10-6 •1/0С
|
2.6
|
2.1
|
2.6
|
2.5
|
Коефіцієнт
теплопровідності при 200 °С,
Вт/(м•К)
|
8
|
15
|
9
|
17
|
(Зазначені величини представлені як середні значення якості
продукції.)
ДБУ - вуглецеві блоки призначені для футеровки подин
(лещадей) і металоприємників (горнів) металургійних печей;
ДБУ-А - високотеплопровідні блоки, призначені для футеровки
зовнішніх кільцевих поясів металоприймачів (горнів) металургійних печей;
ДБУ-Б - малопористі блоки призначені для футеровки внутрішніх
кільцевих поясів металоприймачів (горнів) металургійних печей;
ДБУ-А (М) - високотеплопровідні дрібнопористі блоки
призначені для футеровки металоприймачів (горнів) металургійних печей.
Таблиця 10 - Блоки графітовані, призначені для футеровки
лещадей доменних і інших типів металургійних печей
Назва показника
|
Типові значення
|
Марка
|
БГ
|
БГ (У)
|
Густина об’ємна,
г/см3
|
1.60
|
1.73
|
Густина дійсна,
г/см3
|
2.24
|
2.22
|
Пористість
відкрита, %
|
28
|
22
|
Межа міцності на
стискання, МПа
|
20
|
30
|
Межа міцності на
вигин, МПа
|
8
|
15
|
Зольність, %
|
0.3
|
0.3
|
Температурний
коефіцієнт лінійного розширення, 10-6 •1/0С, в межах температур (20-520)0C
|
2.5
|
2.5
|
Коефіцієнт
теплопровідності, Вт/(м•К) при 2000C
|
120
|
150
|
Таблиця 11 - Маса вуглецева холоднонабивна призначена для
заповнення компенсаційних зазорів у футеровці доменних і інших типів
металургійних печей
Назва показника
|
Типові значення
|
Марка
|
МХТД
|
МХД
|
Густина об’ємна,
г/см3
|
1650
|
1600
|
Межа міцності на
стискання, МПа
|
27
|
25
|
Коефіцієнт
теплопровідності, Вт/(м•К) при 200 °С
|
9
|
8
|
Таблиця 12 - Маса вуглецева тверда (марка МУТ) призначена для
заповнення компенсаційних зазорів у футеровці доменних і інших типів
металургійних печей
Назва показника
|
Типові значення
|
Межа міцності на
стискання, МПа
|
38
|
Коефіцієнт
теплопровідності, Вт/(м•К), при 100°С
|
9
|
Вихід летючих, %
|
11
|
Таблиця 13 - Блоки подові, призначені для футеровки подин
алюмінієвих електролізерів
Назва показника
|
Типові значення
|
Марка
|
ПБ3
|
ПБ5
|
ПБ7
|
Вміст графіту, %
|
30
|
50
|
70
|
Густина дійсна,
г/см3
|
1.93
|
1.98
|
2.03
|
Густина об'ємна, г/см3
|
1.56
|
1.59
|
1.62
|
Пористість
загальна, %
|
19
|
20
|
20
|
Пористість
відкрита, %
|
16
|
16
|
17
|
Питомий електроопір,
мкОм•м
|
31
|
25
|
19
|
Коефіцієнт
теплопровідності при 20 оС, Вт/(м•К)
|
12
|
15
|
20
|
Міцність на
стискання, МПа
|
36
|
43
|
45
|
Міцність на вигин,
МПа
|
12
|
13
|
15
|
Модуль пружності
(Юнга), ГПа
|
7
|
8
|
9
|
Відносне подовження
по Раппопорту в кріоліт-глиноземному розплаві*, %
|
0.6
|
0.5
|
0.4
|
Температурний
коефіцієнт лінійного розширення, 10-6•1/0С в межах температур (20-520)0С
|
2.2
|
2.6
|
3.0
|
Вміст золи, %
|
2.0
|
1.5
|
1.3
|
*- перпендикулярно напрямку екструзії. Зазначені величини
представлені як середні значення якості продукції.
Таблиця 14 - Аноди та и бруси графітовані, призначені для
магнієвої промисловості
Назва показника
|
Типові значення
|
Марка
|
БВ
|
БН
|
Питомий
електроопір, мкОм•м
|
6.5
|
5.5
|
Межа міцності на
стискання, МПа
|
25
|
29
|
Межа міцності на
вигин, МПа
|
12
|
15
|
Густина об’ємна,
г/см3
|
1.65
|
1.74
|
Густина дійсна,
г/см3
|
2.24
|
2.26
|
Пористість
загальна, %
|
26
|
23
|
Пористість
відкрита, %
|
22
|
16
|
Коефіцієнт
теплопровідності, Вт/(м•К), при 2000C
|
130
|
180
|
Температурний
коефіцієнт 10-6 •1/0С лінійного розширення, в межах температур (20-520)0C
|
2.3
|
2.4
|
Зольність,%
|
0.3
|
0.3
|
Карбідкремнієві (карборундові) вогнетриви
Виготовляються з карбіду кремнію (карборунду) з добавками і
містять від 20-35 до 70-98% Si. Вогнетривкі вироби з карбіду кремнію
розрізняються по способі зв'язування зерен карбіду кремнію по типу зв’язувача
на:
· кремнеземистому зв’язувачі ( що утворюється при
окислюванні карбіду),
· нітридному (Si3N4),
· оксинітридному (Si2ON2),
· алюмосилікатному, а також
· рекристалізовані, самозв'язані й ін.
Виробу формують на пресах або іншому способі з
порошкоподібних сумішей, що містять карбід кремнію, і випалюють при
(1300-1550)°С (деякі види - при (2000-2200)°С).
Характерні властивості вогнетривких виробів: висока
теплопровідність (7-17Вт/(м ∙К) при 800°С) і пов'язана із цим хороша
термостійкість; стійкість проти деформації при високих температурах. При
(1300-1500)°С у окисному середовищі карбідкремниєві вогнетривкі вироби й
матеріали поступово окислюються, особливо при надлишку кисню та у присутності
водяної пари. Карбідкремниєві вогнетривкі вироби застосовуються у
рекуператорах, муфельних печах, агрегатах кольорової металургії, етажерках
тунельних вагонеток при випалі порцеляни й кераміки, котельних топках.
ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ
Теплоізоляційними називають матеріали, що застосовуються в
будівництві житлових і промислових будинків, теплових агрегатів і трубопроводів
з метою зменшити теплові втрати в навколишнє середовище. Теплоізоляційні
матеріали характеризуються пористою будовою й, як наслідок цього, малою
густиною (не більше 600 кг/м3) і низкою теплопровідністю (не більше 0,18 Вт/(м∙К).
Використання теплоізоляційних матеріалів дозволяє скоротити втрати теплоти з
поверхні агрегатів і трубопроводів.
Теплоізоляційні матеріали класифікують по виду основної
сировини, формі й зовнішньому вигляду, структурі, густині, твердості й
теплопровідності. Теплоізоляційні матеріали по виду основної сировини
підрозділяються на:
· неорганічні, виготовлені на основі різних видів
мінеральної сировини (гірських порід, шлаків, скла, азбесту);
· органічні, сировиною для виробництва
яких служать природні органічні матеріали (торф'яні, дерев’яноволокнисті);
· матеріали із пластичних мас.
За формою й зовнішнім виглядом розрізняють теплоізоляційні
матеріали:
· штучні тверді (плити, шкарлупи, сегменти, цегли,
циліндри);
· гнучкі (мати, шнури, джгути);
· пухкі й сипучі (вата, перлітовий
пісок, вермикуліт).
За структурою теплоізоляційні матеріали класифікують на:
· волокнисті (мінераловатні, скловолокнисті),
· зернисті (перлітові, вермикулітові),
· ніздрюваті (виробу з ніздрюватих
бетонів, піноскло).
За щільністю теплоізоляційні матеріали ділять на марки: 15,
25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500,
600.
Залежно від твердості (відносної деформації) виділяють:
· матеріали м'які (М) - мінеральна й скляна вата, вата з
каолінового й базальтового волокна,
· напівтверді (П) - плити зі
шпательного скловолокна на синтетичному з’вязувачі та ін.,
· тверді (Ж) - плити з мінеральної вати
на синтетичному з’вязувачі,
· підвищеній твердості (ПЖ),
· тверді (Т).
По теплопровідності теплоізоляційні матеріали розділяються на
класи:
А - низької теплопровідності до 0,06 Вт/(м∙К),
Б - середньої теплопровідності - від 0,06 Вт/(м∙К) до
0,115 Вт/(м∙К),
В - підвищеної теплопровідності - від 0,115 Вт/(м∙К)до
0,175 Вт/(м∙К).
По призначенню теплоізоляційні матеріали бувають:
теплоізоляційно-будівельні (для утеплення будівельних
конструкцій)
теплоізоляційно-монтажні (для теплової ізоляції промислового
устаткування й трубопроводів).
Органічні теплоізоляційні матеріали.
Органічні теплоізоляційні матеріали залежно від природи
вихідної сировини можна умовно розділити на два види: матеріали на основі
природної органічної сировини (деревина, відходи деревообробки, торф, однолітні
рослини, вовна тварин і т.д.), матеріали на основі синтетичних смол, так звані
теплоізоляційні пластмаси.
Теплоізоляційні матеріали з органічної сировини можуть бути
твердими й гнучкими. До твердого відносять деревостружкові,
дерев’яноволокнисті, фібролітові, арболітові, комишитові й торф'яні, до гнучких
- будівельний повсть і гофрований картон. Ці теплоізоляційні матеріали
відрізняються низкою водо- і біостійкістю.
Деревоволокнисті плити випускають довжиною 1200-2700 мм,
шириною 1200-1700 мм і товщиною (8-25) мм. По густині їх ділять на ізоляційні
(150-250 кг/м3) і ізоляційно-оздоблювальні (250-350 кг/м3). Теплопровідність
ізоляційних плит (0,047-0,07) Вт/(м∙К), а ізоляційно-оздоблюваних -
(0,07-0,08) Вт/(м∙К). Межа міцності плит при вигині становить (0,4-2)
МПа.
Арболіт виготовляють із суміші цементу, органічних
заповнювачів, хімічних добавок і води. Як органічні заповнювачі використовують
дроблені відходи деревних порід, січку очерету, та т.п.
Теплоізоляційні матеріали із пластмас. В останні роки
створена досить велика група нових теплоізоляційних матеріалів із пластмас.
Сировиною для їхнього виготовлення служать термопластичні (полістирольні;
поливінілхлоридні, поліуретанові) і термореактивні (мочевино - формальдегідні)
смоли, газоутворюючі й речовини, що спінюються, наповнювачі, пластифікатори,
барвники й ін.
Залежно від структури теплоізоляційні пластмаси можуть бути
розділені на дві групи: пінопласти й поропласти. Пінополістирол випускають
марки ПСБС у вигляді плит розміром 1000х500х100 мм і густиною (25-40) кг/м3.
Цей матеріал має теплопровідність 0,05 Вт/(м∙К), максимальна температура
його застосування 70 °С. Стільникопласти - теплоізоляційні матеріали з
чарунками, що нагадують форму бджолиних стільник. Стільникопласти виготовляють
у вигляді плит довжиною (1,0-1,5)м, шириною (550 - 650) мм і товщиною (300 -
350) мм. Їхня густина (30-100) кг/м3, теплопровідність (0,046-0,058) Вт/(м∙К),
міцність при стисканні (0,3-4, 0) МПа.
Неорганічні теплоізоляційні матеріали.
До неорганічних теплоізоляційних матеріалів відносять
мінеральну вату, скляне волокно, піноскло, спучені перліт і вермикуліт,
ніздрюваті бетони , і ін. Властивості виробів із вермікуліту та перліту
наведено в таблицях 15 і 16, відповідно та додатку В.
Мінеральна вата й вироби з неї. Мінеральна вата - волокнистий
теплоізоляційний матеріал, одержуваний із силікатних розплавів. Сировиною для
її виробництва служать гірські породи (вапняки, мергелі, діорити й др.),
відходи металургійної промисловості (доменні й паливні шлаки) і промисловості
будівельних матеріалів (бій глиняної й силікатної цегли).
Мінеральна вата це пухкий матеріал, що складається з
найтонших переплетених мінеральних волокон і невеликої кількості склоподібних
включень ( кульок, циліндриків і ін.)
Залежно від густини мінеральна вата підрозділяється на марки
75, 100, 125 і 150. Вона вогнестійка, не гниє, малогігроскопічна й має низьку
теплопровідність (0,04 - 0,05) Вт /(м∙К).
Скляна вата й вироби з неї. Скляна вата це матеріал, що
складається з безладно розташованих скляних волокон, отриманих з розплавленої
сировини. Сировиною для виробництва скловати служить сировинна шахта для
варіння скла (кварцовий пісок, кальцинована сода й сульфат натрію) або скляний
бій.
Скляне волокно значно більшої довжини, ніж волокна
мінеральної вати й відрізняється більшою хімічною стійкістю й міцністю.
Щільність скляної вати (75-125) кг/м3, теплопровідність (0,04- 0,052) Вт/(м∙К),
гранична температура застосування скляної вати 450°С. Зі скловолокна виробляють
мати, плити, смуги й інші вироби, у тім числі ткані.
Таблиця
15 - Фізико-хімічні властивості вермікуліту
Найменування
показника
|
Типові значення
|
Температура
використання, °С
|
От -260 до +1100
|
Коефіцієнт
теплопровідності, Вт/(м∙К) при 25°С
|
0,6
|
при 325°С
|
0,130
|
Об’ємна маса, не
більше, кг/см3
|
150
|
Таблиця 16 - Фізико-хімічні властивості перліту
Найменування показника
|
Показники для цегли
|
Розмір, Марка
|
450
|
550
|
Розмір мм´мм´мм
|
250x123x65
|
250x123x65
|
Густина, кг/м3
|
400 - 499
|
500 - 599
|
Теплопровідність,
Вт/(м∙К)
|
0,105-0,137
|
0,135-0,176
|
Міцність на
стискання, не більше, МПа
|
1,0 - 1,5
|
1,5 - 2,0
|
Лінійна температурна
усадка, % при температурі900°С
|
2
|
2
|
Алюмінієва фольга (альфоль) - теплоізоляційний матеріал, що
являє собою стрічку гофрованого паперу з наклеєної на гребені гофрованою
алюмінієвою фольгою. Даний вид теплоізоляційного матеріалу в відмінність від
будь-якого пористого матеріалу поєднує низьку теплопровідність повітря,
укладеного між аркушами алюмінієвої фольги, з високою віддзеркалювальною
здатністю самої поверхні алюмінієвої фольги. Алюмінієву фольгу для цілей теплоізоляції
випускають у рулонах шириною до 100 мм, товщиною (0,005- 0,03) мм.
Оптимальна товщина повітряного прошарку між шарами фольги
повинна бути (8- 10) мм, а кількість шарів повинне бути не менш трьох. Густина
такої шарової конструкції з алюмінієвої фольги (6-9) кг/м3, теплопровідність -
(0,03 - 0,08) Вт/(м∙К). Алюмінієву фольгу вживають як віддзеркалюючу
ізоляцію в теплоізоляційних шарових конструкціях будинків і споруджень, а також
для теплоізоляції поверхонь промислового устаткування й трубопроводів при температурі
300°С.
Властивості волокнистих тепло ізоляторів.
Високотемпературна волокниста ізоляція (температура
застосування до 1450°С), виробництва ВАТ «Северский комбинат», застосовуються у
всіх галузях промисловості: від побутових газових і електропечей, холодильників
до потужних теплових агрегатів у металургії, машинобудуванні та енергетиці.
Матеріали екологічно чисті, їхнє застосування забезпечує легкість конструкції і
прекрасні теплоізоляційні характеристики. Фізико-хімічні властивості наведено в
таблиці 17.
Таблиця 17 - Технічна характеристика волокнистих матеріалів і
виробів
Найменування
параметру
|
Норма для марок
|
|
Рулон МКРР-130
|
Войлок МКРВ-200
|
Фетр МКРФ-100
|
Плита ШПГТ-450
|
Плита МКРПГ-400
|
Плита МКРП-340
|
Картон МКРК -500
|
ГОСТ або ТУ
|
23619-79
|
23619-79
|
23619-79
|
ТУУ
322-7-00-19053-065-96
|
23619-79
|
23619-79
|
Масова частка на
прожарену речовину, %: А12О3, не менше
|
51
|
50
|
50
|
40
|
40
|
50
|
45
|
Удавана густина
кг/м3,не більше
|
130
|
200
|
100
|
450
|
400
|
340
|
500
|
Температура
застосування,°С
|
1150
|
1150
|
1150
|
1250
|
1250
|
1150
|
1150
|
Теплопровідність
при середній температурі 600°С, Вт/(м.К), не більше
|
-
|
-
|
-
|
0,28
|
0,28
|
0,23
|
0,16
|
Межа міцності при
вигин, Н/мм2 (МПА), не менше
|
-
|
-
|
-
|
0,4
|
0,25
|
-
|
0,40
|
Довжина, мм Ширина, мм Товщина,
мм
|
(5000-15000) (600-1300) (20-30)
|
500 500 100
|
(500-700) (400-500) 40
|
Технічні характеристики муліткремнеземної теплоізоляційної
вати та залежність теплопровідності від температури наведено у таблицях 18 -19.
теплоізолятор карбідкремнієвий волокнистий мулітовий
Таблиця 18 - Технічні характеристики теплоізоляційної вати
Марка
|
МКРР-130
|
МКРЦ-140
|
Зв’язуюча речовина
|
органічне,
неорганічне
|
Густина, не більше,
кг / м3
|
130
|
140
|
Температура
застосування, максимальна, ° С
|
1260
|
1350
|
Температура
довготривалого застосування, °С
|
1150
|
1200
|
Втрата маси при
1000 °С, не більше, %
|
0.6
|
0.6
|
Теплопровідність
при 600 °С, не більше, Вт/ (м∙К)
|
0.18
|
0.18
|
Теплоємність при
1000 °С, кДж / ( кг∙ К )
|
1.047
|
1.047
|
Діаметр волокна не
більше, мкм
|
4
|
4
|
Хімічний склад, %
|
AI2O3, в межах
|
48-52
|
ZrO2, не більше
|
-
|
2-4
|
(Al2O3+SiO2), не
менше
|
97
|
97
|
Fe2O3, не більше
|
0.2
|
0.2
|
У відновлюючому середовищі теплоізоляційні властивості
знижуються.
Таблиця 19 - Теплопровідність теплоізоляційної вати
Температура, ° С
|
200
|
400
|
600
|
800
|
1000
|
1200
|
Теплопровідність,
Вт/(м ×К)
|
0,08
|
0,12
|
0,18
|
0,29
|
0,47
|
0,79
|
Властивості теплоізоляційних матеріалів, що використовується
переважно в енергетиці наведено в таблиці 20.
Таблиця 20 - Властивості теплоізоляційних матеріалів
Вид матеріалу
|
Матеріал
|
Область
застосування
|
Властивості
|
|
|
|
Густина кг/м3
|
Теплопровідність,
|
Температура, межі
використання, t, °С
|
|
|
|
|
t, °С
|
l, Вт/(м∙К)
|
|
ЧЕРНОВИЦЬКИЙ ЗАВОД
ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ "РОТІС"[9]
|
Мати прошивні
безобкладинкові МТПБа ТУ 21 УССР 356-83
|
Супертонке
базальтове волокно, прошите склониткою
|
- теплоізоляція
трубопроводів; - теплоізоляція промислових агрегатів та обладнання. -
теплоізоляція котлів, котельних та ін.
|
не більше 45
|
25 125 300
|
не більше 0,033
0,047 0,078
|
750
|
Мати прошивні в
обкладинці із склотканини МТПМ ТУ 21 УССР 356-83
|
надтонке базальтове
волокно, прошите склониткою в оболонці з обох сторін із склотканини
(кремнеземної тканини)
|
- теплоізоляція
труб, трубопроводів, - теплоізоляція промислових агрегатів, арматури та
обладнання. - теплоізоляція котлів, котельних та ін. - теплоізоляція труб,
агрегатів і конструкцій в атомній енергетиці
|
не більше 50
|
25 125 300
|
не більше 1,5 0,033
0,047
|
450; 700
|
Плити негорючі
теплоізоляційні базальтові ПНТБ ТУУ В2.7 -00294349.056-2000
|
надтонке і тонке
базальтове волокно Зв’язував - бентонітова глина
|
Ізоляція котлів,
котельних, резервуарів з холодною та гарячою водою.
|
150 200 250
|
25 125 300
|
не більше 0,041
0,066 0,081
|
900
|
Плити жорсткі
теплоізоляційні базальтові ПЖТЗ ТУ 88 України 023.011-93
|
надтонке базальтове
волокно Зв’язував - бентонітова глина
|
Ізоляція котлів,
котельних, резервуарів з холодною та гарячою водою
|
270
|
25 125 300
|
не більше 0,042
0,055 0,083
|
900
|
Стрічки прошивні в
обкладинці із склотканини ПДТС ТУУ 88 023.015-94
|
надтонке базальтове
волокно в обкладинці з обох сторін із склотканин і прошиваються склониткою
|
Теплоізоляція труб,
трубопроводів холодною та гарячою водою зовнішня. Теплоізоляція труб, малих
діаметрів внутрішня. Теплова ізоляція промислового обладнання
|
1650-4300
|
25 125 300
|
не більше 0,033
0,047 0,078
|
450
|
Картон базальтовий
теплозвукоізоляційний (м’який) ТК-4 ТУУ 88. 023. 018-95
|
базальтове надтонке
волокно та полівинілацетатний звя’зувач
|
Котли автономного
опалення, водогрійні, низького тиску; Електро-, газо- вакуумні і індукційні
печі різного призначення; Ізоляція вентиляційних каналів та воздуховодів,
всіх трубо- і паропроводів; Теплоізоляція промислових установок, сушильних
камер, котелень. Теплоізоляція промислового обладнання і побутових приладів.
Теплоізоляція циліндрів енергетичних турбін, сушильних шаф, камер.
|
90
|
25 125 300
|
не більше 0,033
0,047 0,071
|
750
|
Картон базальтовий
теплозвукоізоляційний (жорсткий) ТК-1 ТУУ 88. 023. 018-95
|
базальтове надтонке
волокно, зв’язувач бентонітова глина
|
-«-
|
270
|
25 125 300
|
не більше 0,042
0,055 0,083
|
750
|
Шнур базальтовий
теплоізоляційний БТШ ТУ У 88 023. 017-94
|
серцевини із
базальтового надтонкого волокна
|
Ізоляція труб и
трубопроводів. ізоляція промислових агрегатів і обладнання Теплова ізоляція
промислового обладнання та ін.
|
120-140
|
25 125 300
|
не більше 0,055
0,081 0,014
|
700
|
Вермікулітові плити
|
спучений вермикуліт
з використанням неорганічного силікатного зв’язувача та жаростійких
добавок
|
- кольорова
металургія - футеровка катодних блоків електролізерів, індукційних печей,
печей очистки, плавильного обладнання, ковшів, розливочних желобів, тощо; -
променергетика (обладнання для теплообогріву, всі типи котельного обладнання,
рекуператори, газоходи,повітряпроводи) - чорна металургія - коксові печі,
воздухонагрівники, газоходи, рекуператори, мартенівські печі, процеси
розливки металу.
|
600
|
20 350 600 800
|
0,1-0,11 0,14-0,16
0,19 0,23
|
1100
|
НТПО Кодра [10]
|
Мулітокремнеземний
войлок МКРВ-200
|
Войлок із волокон
муліто-кремнеземистого складу
|
·
Теплоізоляційна оболонка на
литійних формах та ізложицях. · З’ємні
тепло-ізоляційні ковдри для парових и газових турбин
|
не більше 200
|
25 300 600
|
0,039 0,127 0,147
|
1150
|
|
|
·
Гнучка ізоляція труб з високими
температурами; ·
Тимчасовий ремонт зводів и стін
печей. · Вогнезахист, ізоляція печних дверей.
|
|
|
|
|
Мулітокремнеземні
плити теплоізоляційні МКРП-340.
|
вогнетривкого
волокна муліто-кремнеземис-того складу
|
-Теплоізоляція
термічних, нагрівальних печей всіх типів; колпакових печах та печах
реформінгу, каталізу і повітронагрівачів; - В тепло-енергетиці для футеровки
котлів та печах газового нагріву, - В якості термокомпенса-торних швів.
|
340
|
600
|
0,23
|
1150
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Список використаної літератури
1.
Горлов Ю.П., Еремин Н.Ф., Седунов Б.У. Огнеупорные и теплоизоляционные
материалы. Учебное пособие. - М., Стройиздат, - 1976, 192 с.
.
Панов Е.Н., Кононов М.П., Богомолов А.Н., Каравайный А.А., Васильченко Г.Н.
Тепловые характеристики изделий для футеровки и теплоизоляции алюминиевых
электролизеров// Новые огнеупоры. - 2004. -№ 8. -С. 29-32.
Додаток А
Властивості шамоту марки ША
Рисунок А1 - Теплопровідність шамоту-вогнетриву
Рисунок А2 - Теплоємність шамоту-вогнетриву
Рисунок А3 - Теплопровідність шамоту вогнетриву, навуглероженого
внаслідок тривалої експлуатації
Рисунок А4 - Теплоємність шамоту вогнетриву, навуглероженого
внаслідок тривалої експлуатації
Додаток Б
Властивості вугільних блоків для футеровки алюмінієвих
електролізерів
Рисунок Б1 - Теплопровідність вугільних блоків
Рисунок Б2 - Теплоємність вугільних блоків
Рисунок Б3 - Питомий електроопір вугільних блоків
Додаток В
Властивості теплоізоляційних матеріалів
Рисунок В 1 - Теплопровідність вермікуліту, густиною 1025
кг/м3
Рисунок В 2 - Теплопровідність базальтового волокна, густиною
260,5 кг/м3
Рисунок В 3 - Теплопровідність перліту, густиною 324,7 кг/м3
Густина: ряд 1 - 570 кг/м3, ряд 2 - 360 кг/м3, ряд 260 -
кг/м3
Рисунок В 4 - Теплопровідність муліт-кремнеземного волокна