Способ изготовления легковесных теплоизоляционных изделий для футеровки тепловых агрегатов


 


Владельцы патента RU 2487102:

Общество с ограниченной ответственностью "ЦЕНТР ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ" (RU)

Способ изготовления легковесных теплоизоляционных изделий для футеровки тепловых агрегатов. Может быть использован при изготовлении легковесных алюмосиликатных изделий нормальных размеров и простых фасонов, предназначенных для футеровки тепловых агрегатов в зонах с температурой до 1250°С, не подвергающихся действию расплавов, истирающих усилий и механических ударов. Способ включает подготовку шихты из шамота, связующего и добавок, формование, сушку и обжиг изделий. Технический результат - повышение прочности легковесных теплоизоляционных изделий для футеровки тепловых агрегатов при сохранении низкой плотности и теплопроводности. 1 пр., 4 табл.

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении легковесных алюмосиликатных изделий нормальных размеров и простых фасонов, предназначенных для футеровки тепловых агрегатов в зонах с температурой до 1250°С, не подвергающихся действию расплавов, истирающих усилий и механических ударов.

Для этих целей известен способ изготовления легковесных изделий (Сборник технологических инструкций. Министерство черной металлургии СССР, СОЮЗОГНЕУПОР, Сухоложское огнеупорное производство Богдановического огнеупорного завода, г.Сухой Лог, 1985 г., стр.49-62) [1]. Известный способ включает смешивание компонентов шихты, а именно: глины - в качестве связующего, шамота - в качестве отощающей добавки, опила - в качестве выгорающей добавки. При этом при изготовлении изделий с кажущейся плотностью 1,3 г/см3 в качестве связующего используют глину Троицко-Байновского месторождения в количестве 37 масс.%, в отощающую часть шихты вводят привозной шамотный лом и шамотный бой от брака изделий в количестве 17 масс.%, опил вводят в шихту в количестве 46 масс.% (стр.49-56 [1]).

При изготовлении изделий с кажущейся плотностью 1,0 г/см3 в качестве связующего используют смесь глин: Троицко-Байновскую ТБ-4 и каолин Невьянского, Положского, Глуховецкого и Кыштымского месторождений в соотношении 5:1 или 4:1, в зависимости от пластичности глин ТБ-4. Компоненты шихты используют в количестве масс.%: смесь глин - 36, шамот - 3, опил - 61 (стр.57-62 [1]). Согласно известному способу подготовленную шихту увлажняют водой в течение всего цикла смешивания, изделия формуют путем прессования бруса, который разрезают на заготовки, допрессовывают, изделия с кажущейся плотностью 1,0 г/см3 и 1,3 г/см3 сушат при температуре от 170±5°С и обжигают при температуре 1350°С. Получают изделия марок ШЛ-0,4, ШТЛ-0,6, ШЛ-0,9, ШЛ-1,0, ШЛ-1,3 ШЛА-1,3, предел прочности при сжатии которых находится в пределах от 1 до 4,5 Н/мм2, теплопроводность при средней температуре 350±25 находится в пределах 0,2-0,6 Вт/(м*К), при средней температуре 650±50 - в пределах 0,25-0,7 Вт/(м*К).

Задача настоящего изобретения заключатся в получении легковесных изделий для футеровки тепловых агрегатов, обладающих повышенной прочностью при сохранении низкой плотности и теплопроводности, и решается тем, что изделия изготавливают из шихты состава, масс.%:

Боксит марки MiD D фракции 3-7 мм
Шамот кусковой глины Аркалыкского месторождения
фракции 1-3 мм
Кварцит фракции 3-5 мм 4,9
Волокно марки Рувол-М 4,9
Алюмосиликатные микросферы 20,0-59,0
Шамот кусковой глины Аркалыкского месторождения
фракции 55 мкм 11,8
Белый корунд фракции 0-0,063 мм 12,7
Шлак феррохромовый 7,0
Добавка Термопласт Т-3 3,0,

количество боксита марки MiD D фракции 3-7 мм и шамота кусковой глины Аркалыкского месторождения фракции 1-3 мм составляет 1,0-40 масс.% при массовом соотношении этих компонентов 1:1, причем общее количество боксита, шамота фракции 1-3 мм и алюмосиликатных микросфер составляет 60 масс.%, при подготовке шихты вначале смешивают боксит, шамот фракции 1-3 мм, кварцит, волокно марки Рувол-М, перемешивают, увлажняют и вводят добавку Термопласт Т-3, в полученную смесь загружают алюмосиликатные микросферы, шамот кусковой глины Аркалыкского месторождения фракции 55 мкм, белый корунд, шлак феррохромовый, перемешивают, полученную массу увлажняют жидким стеклом плотностью 1,35 г/см3, перемешивают и формуют из нее изделия, которые после сушки обжигают поднимая температуру до 500°С по 80-100°С/час, от 500 до 1070°С по 150-200°С/час, выдерживают при 1070°С в течение 6 часов, затем охлаждают до 200°С без подачи воздуха при отключенной печи.

Увеличение прочности при высокой термостойкости изделий в заявленном способе достигается за счет использования жидкого стекла в качестве связующего, которое при обжиге образует плавни, а также применения добавки Термопласт Т-3, обладающей высокоразвитой удельной поверхностью, что способствует, во-первых, лучшей упаковке шихты, а во-вторых, повышению пластичности массы и, следовательно, снижению водоцементного соотношения. Кроме того, известно, что в области высокой кривизны пор возникают высокие внутренние напряжения, что отрицательно сказывается на прочности изделия. Замена выжигаемой добавки полыми алюмосиликатными микросферами ведет к равномерному распределению кривизны пор по всему объему изделия, что препятствует возникновению областей высоких внутренних напряжений. При этом использование алюмосиликатных микросфер в качестве легковесного заполнителя обеспечивает сохранение низкой плотности и теплопроводности изделий. Зерна крупных фракций боксита и шамота указанных марок, а также алюмосиликатные волокна марки Рувол-М препятствуют развитию трещин, что ведет к увеличению термостойкости изделий.

Тонкомолотый белый корунд, состоящий более чем на 90% из оксида алюминия, обладает температурой плавления, существенно превышающей температуру обжига и службы изделий. Добавление его в шихту служит повышению огнеупорности изделий и снижает их линейную усадку. Кварцит в ходе обжига претерпевает полиморфные превращения, в результате которых расширяется, что позволяет компенсировать линейную усадку других компонентов шихты. Соотношение компонентов шихты выбирается, исходя из заданной конечной плотности получаемых изделий, учитывая, что увеличение массовой доли алюмосиликатных микросфер соответствует уменьшению плотности. Порядок подготовки шихты обусловлен следующими факторами. Вначале смешивают компоненты шихты фракции не менее 1 мм с алюмосиликатным волокном, что позволяет добиться равномерного распределения волокна по объему. Введение добавки Термопласт Т-3, сопровождаемое смачиванием смеси, производят после перемешивания волокна и крупных зерен, т.к. увлажненное волокно смешиванию практически не поддается, и до введения тонкофракционных компонентов шихты. Последнее обусловлено необходимостью добиться обволакивания добавкой крупных зерен, что обеспечивает их последующее хорошее взаимодействие с зернами тонких фракций и наилучшую упаковку шихты. Алюмосиликатные микросферы, шамот фракции 0,055 мм, белый корунд, жидкое стекло и феррохромовый шлак по указанным причинам вводятся в шихту в последнюю очередь. Полученные из подготовленной таким образом шихты заявленного состава изделия подвергают обжигу. При подъеме температуры до 500°С по 80-100°С/час происходит выгорание добавки Термопласт Т-3 и взаимодействие легкоплавких соединений связки с компонентами шихты. Дальнейший подъем температуры от 500 до 1070°С по 150-200°С/час с выдержкой при 1070°С в течение 6 часов обеспечивает спекание тонкофракционных компонентов шихты с крупнофракционными компонентами.

Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении прочности легковесных теплоизоляционных изделий для футеровки тепловых агрегатов при сохранении низкой плотности и теплопроводности.

Пример. Для подготовки шихты использовали следующие материалы:

- Боксит марки MID D фракции 3…7 мм, свойства которого приведены в таблице 1;

- Шамот кусковой глины Аркалыкского месторождения с фракцией 0-70 мм марки ШКАР-45 согласно СТП 101-157-94. Свойства приведены в таблице 2;

- Кварцит фракции 0-6 мм марки ППК-98, отвечающий по химическому составу требованиям ТУ 1511-027-59284560-2004;

- Волокно рубленное марки Cerafiber™ (Bulk), марки Рувол-М муллитокремнеземистое термообработанное согласно требованиям СТО -05802307-1-001-2001, массовая доля Al2O3, %, не менее 50, изменение массовой доли при прокаливании, %, не более 0,6;

- Алюмосиликатные микросферы марки МС-500 по ТУ 5712-001-49558624 -2003;

- Электроплавленый белый корунд, дробленый в соответствии с ТИ 202-0-24-2008. Возможно использование корунда, соответствующего показателям таблицы 3;

- Шлак саморассыпающийся феррохромовый, отвечающий требованиям ТУ 14-5-295-99, ТУ 14-11-325-97.

Химический состав шлака:

СаО 48-52,3%

SiO2 19,5-30,0%

Al2O3 4,0-6,7%

MgO 7,5-12,0%

Cr2O3 3,0-12,5%

FeO 0,1-3,3%

Фазовый состав: 65% γ - 2CaO·SiO2; 5% β - 2CaO·SiO2; 20-25% шпинели MgO·Al2O3, FeO(Al, Cr)2О3;

- Стекло натриевое жидкое, отвечающее требованиям ГОСТ 13078-81;

- Добавка Термопласт Т-3 ТУ 5746-048-58042865-2010.

Для подготовки шихты использовали воду для бетонов и растворов, соответствующую требованиям ГОСТ 23732.

Компоненты шихты засыпают в смеситель интенсивного перемешивания, например, ИП-0,2/125, характеризующийся наибольшим объемом засыпаемой смеси в 200 дм3. Массу готовят в смесителе порциями по 100 кг. Для приготовления 100 кг бетона АТБ-1,3 в начале в смеситель загружают боксит в количестве 14,3 кг, шамот фракции 1-3 в количестве 14,3 кг, кварцит в количестве 3,6 кг, волокно Рувол-М в количестве 3,6 кг и перемешивают в течение 1 минуты, добавляют 4 литра воды и добавку Т-3 в количестве 2,75 кг, перемешивают в течение 1 минуты и, не отключая смесителя, через загрузочный люк загружают алюмосиликатные микросферы в количестве 14,3 кг, шамот фракции 0,055 мм в количестве 8,6 кг, белый корунд в количестве 9,3 кг, феррохромовый шлак в количестве 5 кг и перемешивают в течение 2 минут после загрузки последнего компонента. Далее массу увлажняют 15 литрами жидкого стекла, разведенного до плотности 1,35 г/см3 и окончательно перемешивают в течение 1 минуты. Подготовку шихты для изготовления бетона марок АТБ-0,7, АТБ-0,9, АТБ-1,1 осуществляют аналогичным образом, выбирая соотношение компонентов шихты, исходя из заданной конечной плотности бетона получаемых марок.

Готовую массу загружают в металлические или деревянные формы. Вначале заполняют половину формы и включают вибростол, например, электромагнитный с упругим возвратным элементом. Амплитуда колебаний стола 2,5 мм. Формование осуществляют при 45 у.е. в течение 1 минуты, после чего вибростол выключают. Форму полностью заполняют массой и сразу же включают вибростол. Формование осуществляют при 40 у.е. в течение 1 минуты, после чего формование продолжают при 25 у.е. в течение 1 минуты. Поверхность отформованного изделия выравнивают шпателем.

После формовки форму с изделием выстаивают в течение 24 часов при температуре в интервале от +25°С до +35°С под полиэтиленовой пленкой. Через 24 часа формы с изделиями разбирают, изделия выставляют на воздушную подсушку на 48 часов под полиэтиленовой пленкой на деревянные поддоны, покрытые гофрокартоном, при температуре в интервале от +25°С до +35°С.

После воздушной подсушки изделия помещают в сушила периодического действия и сушат при температуре от 20°С до 120°С при подъеме температуры от 20°С до 50°С в течение 24 часов, от 50°С до 120°С в течение 24 часов. При этом температура теплоносителя на выходе из сушил в пределах 50…70°С, выдержка при максимальной температуре в течение 24 часов. Сушку изделий можно осуществлять по специальному режиму: подъем температуры от 20°С до 120°С в течение 24 часов и выдержка при максимальной температуре в течение 24 часов.

После проведения сушки изделия подвергают термообработке в периодических печах с выдвижным подом. Изделия высаживают в «муфель» из шамотных изделий, высотой 1,2 м по периметру подины печи. Отступ от края подины 25 см. Подъем температуры в период термообработки: до 500°С по 80-100°С/час; от 500 до 1070°С по 150-200°С/час; выдержка при 1070°С - 6 часов; отключение печи; охлаждение до 200°С, без подачи воздуха; открытие печи. Физико-химические показатели теплоизоляционных бетонных изделий марки АТБ-0,7, АТБ-0,9, АТБ-1,1, АТБ-1,3, полученных заявленным способом, приведены в таблице 4, из которой видно, что при одинаковых значениях плотности и теплопроводности изделия этих марок имеют в два раза большую прочность, чем изделия марок ШЛ-0,4, ШТЛ-0,6, ШЛ-0,9, ШЛ-1,0, ШЛ-1,3, ШЛА-1,3, полученных известным способом.

Таблица 1
Способ изготовления легковесных теплоизоляционных изделий для футеровки тепловых агрегатов
Показатели Норма
Массовая доля, %
Al2O3, не менее 84
Fe2O3, не более 2,0
SiO2, не более 7,0
TiO2, не более 4,0
CaO+MgO, не более 0,5
R2O, не более 0,30
Изм. массы при прокаливании %, не более 0,35
Массовая доля влаги, % 1,0
Кажущаяся плотность боксита, г/см3, не менее 3,1
Зерновой состав:
Фракция 3…7 мм
Остаток на сетке №8 Не допускается
Остаток на сетке №6,3, проход через сетку №
8,0, %, в пределах - 0…15
Остаток на сетке №5,0, проход через сетку №
6,3, %, в пределах - 25…40
Остаток на сетке №4,0, проход через сетку №
5,0, %, в пределах - 20…30
Остаток на сетке №3,2, проход через сетку №
4,0, %, в пределах - 15…25
Проход через сетку №3,2, %,
в пределах 0…15
Таблица 2
Наименование показателей Показатели
Химический состав, массовая доля, %:
Al2O3, не менее 45,0
Fe2O3, не более 2,5
Массовая доля влаги, %, не более 5,0
Водопоглощение, %, не более 6,0
Огнеупорность, °С, не менее 1750
Предельный размер куска, мм, не более
Содержание зерен меньше 0,5 мм, %, не более
70
25
Таблица 3
Способ изготовления легковесных теплоизоляционных изделий для футеровки тепловых агрегатов
Показатели Норма для корунда
Белый
Массовая доля, %
Al2O3, не менее 96,0
SiO2, не более 0,5
Fe2O3, не более 0,2
MgO, не более 1,0
TiO2, не более -
Зерновой состав, %
Фракция 0…1,0 мм, в т.ч.
Остаток на сетке №1,0, в пределах 0…10
Остаток на сетке №05, в пределах 35…45
Остаток на сетке №02, в пределах 30…40
Остаток на сетке №01, в пределах 10…20
Проход через сетку №01, в пределах 5…15
Массовая доля влаги, %, не более 0,4
Таблица 4
Способ изготовления легковесных теплоизоляционных изделий для футеровки тепловых агрегатов
Наименование показателя Норма для изделий марок
АТБ - 0,7 АТБ - 0,9 АТБ - 1,1 АТБ - 1,3 ШЛ - 0,4 ШТЛ - 0,6 ШЛ - 0,9 ШЛ - 1,0 ШЛ - 1,3 ШЛА - 1,3
Массовая доля Al2O3, % не менее 35 35 35 35 36
Кажущаяся плотность, г/см3, не более 0,7 0,9 1,1 1,3 0,4 0,6 0,9 1 1,3 1,3
Предел прочности при сжатии, Н/мм2, не
менее:
после сушки при 125°С 2,5 3,5 5 5,5
после термообработки 4 6 8 10 1 2,5 2,5 3 3,5 4,5
при температуре, °С 1100 1250 1250 1300
Дополнительная усадка при температуре в °С 1100 1200 1250 1300 1150 1150 1270 1300 1300 1400
в %, не более 1 1 1 1 1 0,7 1 1 1 1
Теплопроводность, Вт/(м*К), не более, при
средней температуре, °С
350+-25 0,25 0,4 0,5 0,6 0,2 0,25 0,4 0,5 0,6 0,6
650+-50 0,3 0,5 0,6 0,7 0,25 0,3 0,5 0,6 0,7 0,7

Способ изготовления легковесных теплоизоляционных изделий для футеровки тепловых агрегатов, включающий подготовку шихты из шамота, связующего и добавок, формование, сушку и обжиг изделий, отличающийся тем, что изделия изготавливают из шихты состава, мас.%:

Боксит марки MiD D фракции 3-7 мм
Шамот кусковой глины Аркалыкского месторождения
фракции 1-3 мм
Кварцит фракции 3-5 мм 4,9
Волокно марки Рувол-М, 4,9
Алюмосиликатные микросферы 20,0-59,0
Шамот кусковой глины Аркалыкского месторождения
фракции 55 мкм 11,8
Белый корунд фракции 0-0,063 мм 12,7
Шлак феррохромовый 7,0
Добавка Термопласт Т-3 3,0,

количество боксита марки MiD D фракции 3-7 мм и шамота кусковой глины Аркалыкского месторождения фракции 1-3 мм составляет 1,0-40 мас.% при массовом соотношении этих компонентов 1:1, причем общее количество боксита, шамота фракции 1-3 мм и алюмосиликатных микросфер составляет 60 мас.%, при подготовке шихты вначале смешивают боксит, шамот фракции 1-3 мм, кварцит, волокно марки Рувол-М, перемешивают, увлажняют водой и вводят добавку Термопласт Т-3, в полученную смесь загружают алюмосиликатные микросферы, шамот кусковой глины Аркалыкского месторождения фракции 55 мкм, белый корунд, шлак феррохромовый, перемешивают, полученную массу увлажняют жидким стеклом плотностью 1,35 г/см3, перемешивают и формуют из нее изделия, которые после сушки обжигают, поднимая температуру до 500°С по 80-100°С/ч, от 500 до 1070°С по 150-200°С/ч, выдерживают при 1070°С в течение 6 ч, затем охлаждают до 200°С без подачи воздуха при отключенной печи.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к производству пористых заполнителей для бетонов. .
Изобретение относится к производству пористых заполнителей для бетонов. .
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к составу бетонной смеси для производства бетонных стеновых блоков при малоэтажном строительстве.
Изобретение относится к производству строительных материалов и может найти применение при производстве мелкоштучных цветных облицовочных конструкционно-теплоизоляционных строительных материалов, в частности кирпича или блоков.
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к сырьевым смесям для изготовления теплоизоляции, применяемой в промышленных тепловых агрегатах различного назначения.
Изобретение относится к химической технологии высокопористых керамических изделий с ячеистой структурой, которые могут использоваться в качестве носителей катализаторов жидкофазных процессов, фильтров, насадки для массо- и теплообменных процессов, высокотемпературных теплоизоляционных материалов и т.д.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов сырьевой смеси для изготовления теплоизоляционных изделий. .
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении легких бетонов и изделий теплоизоляционно-конструкционного назначения, в частности для производства стеновых блоков из легкого бетона для малоэтажного строительства.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении легких бетонов и изделий теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного назначения, в частности для производства стеновых блоков из легкого бетона для малоэтажного строительства.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к составу бетонной смеси для производства бетонных стеновых блоков для малоэтажного строительства.
Изобретение относится к составам декоративно-облицовочных материалов, которые могут быть использованы в строительстве. .
Изобретение относится к производству строительных материалов и предназначено для изготовления облицовочной керамической плитки. .

Изобретение относится к производству плит из керамического материала. .
Изобретение относится к области технологии силикатов и касается состава керамической массы для производства кирпича, содержащей глину тугоплавкую, кварциты. .
Изобретение относится к производству облицовочной плитки. .
Изобретение относится к керамической промышленности, а именно к изготовлению футеровки агрегатов и литейной оснастки на основе волластонита для металлургии алюминиевых сплавов.
Изобретение относится к производству облицовочной плитки. .

Изобретение относится к производству конструкционно-теплоизоляционных золосодержащих керамических материалов и может быть использовано при изготовлении строительной керамики стенового назначения с повышенными теплоизолирующими свойствами.

Настоящее изобретение относится к окислительному катализатору, способу его изготовления, способу обработки выбросов отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, к системе выпуска отработавших газов и к транспортному средству. Описан окислительный катализатор, включающий экструдированный твердый материал, содержащий: 10-95 масс.%, по меньшей мере, одного компонента связующего/матрицы; 5-90 масс.% синтетического алюмосиликатного цеолитного молекулярного сита или смеси любых двух или более таких сит, каждое из которых имеет в качестве своей наибольшей структуры отверстий пор 10-кольцевую структуру отверстий пор или большую, чем 10-кольцевая, структуру отверстий пор и имеет соотношение диоксида кремния и оксида алюминия, составляющее от 10 до 150; и 0-80 масс.% необязательно стабилизированного диоксида церия, причем катализатор содержит, по меньшей мере, один драгоценный металл и необязательно, по меньшей мере, один недрагоценный металл, в котором: (i) основная масса, по меньшей мере, одного драгоценного металла находится на поверхности экструдированного твердого материала; (ii) по меньшей мере, один драгоценный металл нанесен в одном слое или нескольких слоях на поверхность экструдированного твердого материала; (iii) по меньшей мере, один металл присутствует в объеме экструдированного твердого материала, а также присутствует в повышенной концентрации на поверхности экструдированного твердого материала; (iv) по меньшей мере, один металл присутствует в объеме экструдированного твердого материала, а также нанесен в одном слое или нескольких слоях на поверхность экструдированного твердого материала или (v) по меньшей мере, один металл присутствует в объеме экструдированного твердого материала, присутствует в повышенной концентрации на поверхности экструдированого твердого материала и также нанесен в одном слое или нескольких слоях на поверхность экструдированного твердого материала. Описаны способ изготовления описанного выше катализатора, способ обработки выбросов отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, система выпуска газов и транспортное средство. 5 н. 28 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл., 10 пр.
Наверх