CN116835991A - 一种发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料，由下述重量配比的原料制备而成：蛭石12～35％，焦宝石5～15％，铝酸盐水泥60～83％，以上各组分原料重量配比之和为100％。将蛭石和焦宝石进行预混，然后加入铝酸盐水泥使各组分原料混合均匀，随后向混合材料内加入水并混合均匀，形成施工性良好的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料。本发明材料能够保护发射装置本体金属结构，以确保发射装置在发射过程中不会被烧蚀破坏。
Description
技术领域
本发明属于耐火材料技术领域，具体涉及一种发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料。
背景技术
发射装置，如火箭发射平台等，需要承受燃气流尾焰的高温、烧蚀与气流冲击。以火箭发射为例，火箭点火起飞前，燃气流从导流孔排导，当火箭起飞到一定高度时，燃气流开始逐渐作用到发射平台导流孔侧壁，随着燃气流中心移动至发射平台上表面，各项烧蚀、冲击参数达到峰值。在此过程中，发射平台必须通过耐高温隔热材料对本体金属结构进行有效防护，以确保发射平台主体结构在火箭发射过程中不会被烧蚀破坏。如果发射装置的防护材料性能不佳，可能使发射装置主体结构受损，防护材料的碎片还可能撞击火箭并导致发射失败。
国外运载火箭发射平台为确保能多次使用，在设计时尽量减少发射时无法撤收的设备。对于发射时无法撤收的设备，各国均采取了有效的防护措施。对于燃气流直接作用区域，国外运载火箭发射平台使用涂层类材料进行防护，如美国大力神-Ⅲ火箭发射平台表面直接承受燃气流烧蚀的平面覆盖25.4mm厚硅砖；日本H-Ⅱ火箭发射平台的行走装置采用了铠装防护措施。传统上，我国多采用有机耐烧蚀材料对发射平台进行防护，但有机耐烧蚀材料耐高温性能和隔热性能较差，对发射装置的防护效果不佳。
发明内容
发明目的
针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料，通过涂抹该材料能够对发射装置增加防护措施，该不定形耐火材料涂抹于发射装置后，可有效防护发射装置的本体金属结构，以确保发射装置在发射过程中不会被烧蚀破坏。
技术方案
一种发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料，由下述重量配比的原料制备而成：蛭石12～35％，焦宝石5～15％，铝酸盐水泥60～83％，以上各组分原料重量配比之和为100％。
进一步的，所述蛭石的粒度为0.6～2mm和2～4mm，0.6～2mm粒度的蛭石和2～4mm粒度的蛭石重量比为(1～2)：1，焦宝石的粒度为1～3mm。
进一步的，所述铝酸盐水泥为A900水泥。
一种如所述的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料的制造方法：按照重量配比称取蛭石12～35％，焦宝石5～15％，铝酸盐水泥60～83％，以上各组分原料重量配比之和为100％；先将蛭石和焦宝石进行预混，然后加入铝酸盐水泥使各组分原料混合均匀，随后向混合材料内加入水并混合均匀，形成施工性良好的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料。
进一步的，所述蛭石和焦宝石于搅拌机内在(160～180)r/min搅拌速度下搅拌2～3min实现预混，然后在搅拌机内加入铝酸盐水泥提高搅拌速度到(350～400)r/min搅拌6～8min，各组分原料即可混合均匀，随后向混合材料内加入水，水与混合材料的质量比为1：(0.8～0.85)，在(350～400)r/min搅拌速度下搅拌3～5min，最终形成施工性良好的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料。
进一步的，向混合材料内加入的水的温度为5～10℃。
优点及效果
本发明发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料能够对发射装置进行防护，可以为发射装置耐高温和隔热防护提供技术支撑。采用上述原料重量配比及制作方法制备的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料，主体骨料采用不同粒度等级的原料，其中较大粒度的原料起骨架作用，较小粒度的原料起填充作用，能保证耐高温隔热不定形耐火材料有适当的体积密度。焦宝石和粗粒度蛭石主要起骨架作用，焦宝石为耐高温隔热不定形耐火材料不仅能够提供力学强度，还能使材料具有一定的耐高温性能；蛭石具有低密度、低热导率、保温等特性，能够使耐高温隔热不定形耐火材料具有良好的隔热性能。添加铝酸盐水泥，能使耐高温隔热不定形耐火材料成型后具有足够的常温强度。按本发明专利制备的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料，施工简单方便；
该耐高温隔热不定形耐火材料具有体积密度小，导热系数低，抗热震性好等特性，最重要的是，材料兼具耐高温和隔热的特性；
该耐高温隔热不定形耐火材料所用原料无毒、无腐蚀，具有节能环保的特点，对改善和保护环境起到重要作用。同时本发明所用的各种原料均可从市场上购买，降低了耐高温隔热不定形耐火材料的生产成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1为金属钢板涂覆20mm厚的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料的背温与烧蚀时间的关系示意图。
具体实施方式
一种发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料，由下述重量配比的原料制备而成：蛭石12～35％，焦宝石5～15％，铝酸盐水泥60～83％，以上各组分原料重量配比之和为100％。蛭石的粒度为0.6～2mm和2～4mm，0.6～2mm粒度的蛭石和2～4mm粒度的蛭石重量比为(1～2)：1，焦宝石的粒度为1～3mm。
优选的，铝酸盐水泥为A900水泥。
实施例1
按重量配比称取蛭石12％，焦宝石5％，A900水泥83％。蛭石的粒度为0.6～2mm和2～4mm，0.6～2mm粒度的蛭石和2～4mm粒度的蛭石重量比为1：1，焦宝石的粒度为1～3mm。
先将蛭石和焦宝石于搅拌机内在160r/min搅拌速度下搅拌3min实现预混，然后在搅拌机内加入A900水泥提高搅拌速度到350r/min搅拌8min，各组分原料即可混合均匀，随后向混合材料内加入5℃的水，水与混合材料的质量比为1：0.8，在350r/min搅拌速度下搅拌5min，最终形成施工性良好的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料。
实施例2
按重量配比称取蛭石35％，焦宝石5％，A900水泥60％。蛭石的粒度为0.6～2mm和2～4mm，0.6～2mm粒度的蛭石和2～4mm粒度的蛭石重量比为1.5：1，焦宝石的粒度为1～3mm。
先将蛭石和焦宝石于搅拌机内在170r/min搅拌速度下搅拌2.5min实现预混，然后在搅拌机内加入A900水泥提高搅拌速度到375r/min搅拌7min，各组分原料即可混合均匀，随后向混合材料内加入10℃的水，水与混合材料的质量比为1：0.82，在375r/min搅拌速度下搅拌4min，最终形成施工性良好的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料。
实施例3
按重量配比称取蛭石15％，焦宝石15％，A900水泥70％。蛭石的粒度为0.6～2mm和2～4mm，0.6～2mm粒度的蛭石和2～4mm粒度的蛭石重量比为2：1，焦宝石的粒度为1～3mm。
先将蛭石和焦宝石于搅拌机内在180r/min搅拌速度下搅拌2min实现预混，然后在搅拌机内加入A900水泥提高搅拌速度到400r/min搅拌6min，各组分原料即可混合均匀，随后向混合材料内加入7℃的水，水与混合材料的质量比为1：0.85，在400r/min搅拌速度下搅拌3min，最终形成施工性良好的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料。
下表是上述实施例所制备的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料的各项物理性能。
表中各项理化性能参数测定分别按照下列标准进行：
体积密度按照YB/T5200-1993致密耐火浇注料显气孔率和体积密度试验方法测定；
常温抗折强度按照GB/T3001-2007耐火材料常温抗折强度试验方法测定；
常温耐压强度按照GB/T5072-2008耐火材料常温耐压强度试验方法测定；
导热系数按照YB/T4130-2005耐火材料导热系数试验方法(水流量平板法)测定；
热膨胀率按照GB/T7320-2008耐火材料热膨胀试验方法测定。
应用例
将本发明实施例2制备的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料涂覆在金属钢板上，不定形耐火材料与金属钢板之间采用环氧树脂粘结。不定形耐火材料层厚度为20mm。
对金属钢板上耐高温隔热不定形耐火材料的隔热效果进行试验：试验条件为模拟火箭发射时的尾焰吹扫情况。采用氧气煤油发动机对试样进行试验件背温测试，火焰吹扫涂覆耐高温隔热不定形耐火材料一侧的金属钢板，测试不带有耐高温隔热不定形耐火材料的金属一侧的温度(背温)。试验条件：热流密度：5.4Mw/m2，压力：0.08MPa，烧蚀试验时间：5s/件。金属钢板涂覆20mm厚的耐高温隔热不定形耐火材料的背温与烧蚀时间的关系如图1所示。从图1中可以看出，涂覆20mm后的耐高温隔热不定形耐火材料的金属件背温未超过45℃。试验结果表明，本发明的耐高温隔热不定形耐火材料具有良好的耐高温和隔热性能。
显然，本发明的上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (6)
1.一种发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料，其特征在于：由下述重量配比的原料制备而成：蛭石12～35％，焦宝石5～15％，铝酸盐水泥60～83％，以上各组分原料重量配比之和为100％。
2.根据权利要求1所述的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料，其特征在于：所述蛭石的粒度为0.6～2mm和2～4mm，0.6～2mm粒度的蛭石和2～4mm粒度的蛭石重量比为(1～2)：1，焦宝石的粒度为1～3mm。
3.根据权利要求1所述的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料，其特征在于：所述铝酸盐水泥为A900水泥。
4.一种如权利要求1所述的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料的制造方法，其特征在于：按照重量配比称取蛭石12～35％，焦宝石5～15％，铝酸盐水泥60～83％，以上各组分原料重量配比之和为100％；先将蛭石和焦宝石进行预混，然后加入铝酸盐水泥使各组分原料混合均匀，随后向混合材料内加入水并混合均匀，形成施工性良好的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：所述蛭石和焦宝石于搅拌机内在(160～180)r/min搅拌速度下搅拌2～3min实现预混，然后在搅拌机内加入铝酸盐水泥提高搅拌速度到(350～400)r/min搅拌6～8min，各组分原料即可混合均匀，随后向混合材料内加入水，水与混合材料的质量比为1：(0.8～0.85)，在(350～400)r/min搅拌速度下搅拌3～5min，最终形成施工性良好的发射装置用耐高温隔热不定形耐火材料。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：向混合材料内加入的水的温度为5～10℃。
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