RU58681U1

RU58681U1 - THERMAL INSULATION MULTI-SILICA-SILICATE GLASS-FIBER PRODUCT

Info

Publication number: RU58681U1
Application number: RU2006120967/22U
Authority: RU
Inventors: Степан Романович Замятин; Владимир Евгеньевич Гельфенбейн; Юрий Леонидович Журавлев; Нина Петровна Савина
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Опытный завод огнеупоров"
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2006-11-27

Abstract

Полезная модель относится к огнеупорной промышленности, а именно, к производству теплоизоляционных муллитокремнеземистых стекловолокнистых изделий, применяемых в футеровках тепловых агрегатов в различных отраслях промышленности. Теплоизоляционное муллитокремнеземистое стекловолокнистое изделие включает рабочую 1, противолежащую ей нерабочую 2, и боковую 3 поверхности. Со стороны рабочей поверхности 1 выполнен слой 4, пропитанный водным раствором алюмохромфосфатного связующего, толщина которого составляет от 0,025 до 0,05 расстояния между поверхностями 1 и 2. Технический результат, который может быть достигнут при использовании полезной модели заключается в повышении механической прочности рабочей поверхности изделия при температуре эксплуатации и снижении ее усадки. Изделие может быть использовано при температуре 1250°С и скорости газового потока более 40 м/с.The utility model relates to the refractory industry, namely, to the production of heat-insulating mullite-siliceous fiberglass products used in the linings of thermal units in various industries. The heat-insulating mullite-siliceous fiberglass product includes a working 1, the opposite non-working 2, and a side 3 surface. On the side of the working surface 1, a layer 4 is made, impregnated with an aqueous solution of aluminochromophosphate binder, the thickness of which is from 0.025 to 0.05, the distance between surfaces 1 and 2. The technical result that can be achieved by using the utility model is to increase the mechanical strength of the working surface of the product at operating temperature and a decrease in its shrinkage. The product can be used at a temperature of 1250 ° C and a gas flow rate of more than 40 m / s.

Description

Полезная модель относится к огнеупорной промышленности, а именно, к производству теплоизоляционных муллитокремнеземистых стекловолокнистых изделий, применяемых в футеровках тепловых агрегатов в различных отраслях промышленности.The utility model relates to the refractory industry, namely, to the production of heat-insulating mullite-siliceous fiberglass products used in the linings of thermal units in various industries.

Известно теплоизоляционное муллитокремнеземистое стекловолокнистое изделие, включающее рабочую, противолежащую ей нерабочую, и боковую поверхности. Известное изделие безобжиговое и изготовлено из муллитокремнеземистого стекловолокнистого материала и глинистой связки и имеет следующие показатели: массовая доля Аl₂O₃, %, не менее 50; кажущаяся плотность, не более 340 кг/м³, теплопроводность при 600±25°С, не более 0,23 Вт/(м·К) (Материалы и изделия теплоизоляционные муллитокремнеземистые стекловолокнистые -по ГОСТ 23619-79, марка МКРП-340 / Огнеупорные изделия, материалы и сырье: Справочник. М.: Металлургия, 1991. С.128-129).Known heat-insulating mullite-siliceous fiberglass product, including a working, opposite non-working, and side surfaces. The known product is non-fired and made of mullite-siliceous fiberglass material and clay binder and has the following indicators: mass fraction Al ₂ O ₃ ,%, at least 50; apparent density, not more than 340 kg / m ³ , thermal conductivity at 600 ± 25 ° C, not more than 0.23 W / (m · K) (Materials and products heat-insulating mullite-siliceous fiberglass according to GOST 23619-79, grade MKRP-340 / Refractory products, materials, and raw materials: Handbook, Moscow: Metallurgy, 1991. P.128-129).

Известное изделие предназначено для эксплуатации при температурах не выше 1150°С и может быть использовано в рабочем слое футеровки, не подвергающемся действию расплавов, агрессивных газовых сред, истирающих усилий, механических ударов и газовых потоков со скоростью более 10 м/с.The known product is intended for operation at temperatures not exceeding 1150 ° C and can be used in the working layer of the lining, which is not exposed to melts, aggressive gas environments, abrasive forces, mechanical shocks and gas flows at a speed of more than 10 m / s.

Одной из причин указанного ограничения условий эксплуатации является низкая механическая прочность изделия (ГОСТом не регламентируется). Это обусловлено отсутствием в структуре безобжигового изделия керамической связки.One of the reasons for this limitation of operating conditions is the low mechanical strength of the product (not specified by GOST). This is due to the absence of a ceramic bond in the structure of the non-fired product.

Наиболее близким к предлагаемой модели является обожженное теплоизоляционное муллитокремнеземистое стекловолокнистое изделие, Closest to the proposed model is a fired heat-insulating mullite-siliceous fiberglass product,

включающее рабочую, противолежащую ей нерабочую, и боковую поверхности. Известное изделие изготовляют в форме плиты из муллитокремнеземистого стекловолокнистого материала и глинистой связки и обжигают при температуре 1050°С. Изделие содержит Аl₂О₃, не менее 43%, его кажущаяся плотность составляет от 325 до 400 кг/м³, предел прочности при сжатии, не менее 0,35 Н/мм², теплопроводность при 500°С, не более 0,18Вт/(м·К) (Плиты на основе муллитокремнеземистой ваты и глиняной связки. Временные технические условия ВТУ-003-СТС-01/Министерство строительства РФ, ЗАО Союзтеплострой, Москва, 2001. С.1-3).including working, opposite non-working, and side surfaces. The known product is made in the form of a plate of mullite-siliceous glass fiber material and a clay binder and is fired at a temperature of 1050 ° C. The product contains Al ₂ O ₃ , not less than 43%, its apparent density is from 325 to 400 kg / m ³ , compressive strength, not less than 0.35 N / mm ² , thermal conductivity at 500 ° C, not more than 0, 18 W / (m · K) (Slabs based on mullite-siliceous wool and clay binder. Temporary technical conditions VTU-003-STS-01 / Ministry of Construction of the Russian Federation, ZAO Soyuzteplostroy, Moscow, 2001. S.1-3).

Известное изделие предназначено для применения в качестве рабочего слоя футеровок газовых, электрических, термических печей с температурой службы до 1200°С и скоростью движения газового потока до 40 м/с. Недостатком известного теплоизоляционного изделия является низкая механическая прочность, не позволяющая длительно эксплуатировать его в более жестких условиях службы, в частности, при скоростях движения газов более 40 м/с и температуре выше 1200°С. При длительной службе при температуре выше температуры расстекловывания (кристаллизации) муллитокремнеземистого стекла (1150°С) стекловолокнистая структура изделия охрупчивается из-за образования муллита, происходящего с увеличением объема до 6%, и изделие теряет свою прочность; вследствие этого, происходит интенсивный износ рабочей поверхности изделия, особенно при наличии газовых потоков, движущихся со скоростью более 40 м/с. Кроме того, из-за усадки пористого изделия при эксплуатации происходит раскрытие швов между изделиями в футеровке, что увеличивает тепловые потери через футеровку.The known product is intended for use as a working layer of linings of gas, electric, thermal furnaces with a service temperature of up to 1200 ° C and a gas flow velocity of up to 40 m / s. A disadvantage of the known thermal insulation product is its low mechanical strength, which does not allow it to be used for a long time under more severe service conditions, in particular, at gas velocities of more than 40 m / s and temperatures above 1200 ° C. During long-term service at a temperature above the devitrification (crystallization) temperature of mullite-siliceous glass (1150 ° C), the glass fiber structure of the product is brittle due to the formation of mullite, which occurs with an increase in volume up to 6%, and the product loses its strength; as a result, intensive wear of the product’s working surface occurs, especially in the presence of gas flows moving at a speed of more than 40 m / s. In addition, due to the shrinkage of the porous product during operation, the joints open between the products in the lining, which increases the heat loss through the lining.

Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения срока службы теплоизоляционного муллитокремнеземистого стекловолокнистого изделия путем снижения износа его рабочей поверхности при скоростях движения газового потока более 40 м/с и температуре его длительного применения до The proposed utility model solves the problem of increasing the service life of a heat-insulating mullite-siliceous fiberglass product by reducing wear of its working surface at gas flow speeds of more than 40 m / s and its long-term use temperature

1250°С, а также уменьшения тепловых потерь через футеровку, выполненную из этих изделий.1250 ° C, as well as reducing heat loss through the lining made of these products.

Технический результат, который может быть достигнут при использовании полезной модели, заключается в повышении механической прочности рабочей поверхности изделия при температуре эксплуатации и снижении ее усадки.The technical result that can be achieved using the utility model is to increase the mechanical strength of the working surface of the product at operating temperature and reduce its shrinkage.

Указанный технический результат достигается тем, что у теплоизоляционного муллитокремнеземистого стекловолокнистого изделия, включающего рабочую, противолежащую ей нерабочую, и боковую поверхности, согласно полезной модели, со стороны рабочей поверхности изделия выполнен слой, пропитанный водным раствором алюмохромфосфатного связующего (АХФС), толщина которого составляет от 0,025 до 0,05 расстояния между рабочей и нерабочей поверхностями.The specified technical result is achieved by the fact that the heat-insulating mullite-siliceous glass fiber product, including the working, opposite non-working, and side surfaces, according to the utility model, on the side of the working surface of the product, a layer is impregnated with an aqueous solution of aluminum-chromophosphate binder (AHFS), the thickness of which is from 0.025 up to 0.05 distance between the working and non-working surfaces.

Выполнение со стороны рабочей поверхности изделия слоя, пропитанного водным раствором АХФС, обеспечивает упрочнение и уплотнение указанной поверхности, повышает ее износостойкость, что позволяет использовать изделие в более жестких условиях эксплуатации, в частности, при скоростях газового потока более 40 м/с.The implementation of the layer on the side of the product’s surface impregnated with an aqueous solution of AHFS provides hardening and densification of the surface, increases its wear resistance, which allows the product to be used in more severe operating conditions, in particular, at gas flow velocities of more than 40 m / s.

Вместе с тем, пропитка рабочей поверхности изделия водным раствором АХФС препятствует расстекловыванию муллитокремнеземистого стекловолокнистого материала при температурах эксплуатации. Фосфаты хрома, присутствующие в АХФС, частично связывают оксид алюминия стекловолокнистого материала, уменьшая тем самым количество кристаллизующегося муллита. Высвобождающийся при этом оксид хрома замедляет скорость кристаллизации муллита и заметного разрыхления рабочей поверхности изделия не происходит. Это позволяет повысить температуру длительного применения заявляемого изделия до 1250°С.However, the impregnation of the working surface of the product with an aqueous solution of AHFS prevents the devitrification of mullite-siliceous fiberglass material at operating temperatures. The chromium phosphates present in AChP partially bind the alumina of the fiberglass material, thereby reducing the amount of crystallized mullite. The chromium oxide released during this slows down the crystallization rate of mullite and does not significantly loosen the working surface of the product. This allows you to increase the temperature of prolonged use of the inventive product to 1250 ° C.

Кроме того, уплотнение рабочей поверхности обеспечивает снижение ее усадки при температурах эксплуатации, что уменьшает просос In addition, the sealing of the working surface reduces its shrinkage at operating temperatures, which reduces leakage

теплоносителя через изделие и уменьшает тепловые потери через швы между изделиями футеровки.coolant through the product and reduces heat loss through the seams between the lining products.

Выполнение пропитанного слоя толщиной, составляющей более 0,05 расстояния между рабочей и нерабочей поверхностями, повысит теплопроводность изделия и увеличит тепловые потери через изделие. Слой толщиной менее 0,025 указанного расстояния не эффективен, что отрицательно скажется на сроке службы изделия.The implementation of the impregnated layer with a thickness of more than 0.05 of the distance between the working and non-working surfaces will increase the thermal conductivity of the product and increase heat loss through the product. A layer with a thickness of less than 0.025 of the specified distance is not effective, which will adversely affect the life of the product.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где на фигуре 1 изображено теплоизоляционное муллитокремнеземистое стекловолокнистое изделие в аксонометрической проекции.The proposed utility model is illustrated by the drawing, where figure 1 shows a heat-insulating mullite-siliceous glass fiber product in an axonometric projection.

Теплоизоляционное изделие содержит рабочую поверхность 1, контактирующую с печным пространством, противолежащую ей нерабочую поверхность 2, и боковую поверхность 3. Со стороны рабочей поверхности 1 выполнен слой 4, пропитанный водным раствором АХФС. Толщина слоя 4-B₁, составляет от 0,025 до 0,05В - расстояния между рабочей и нерабочей поверхностями.The heat-insulating product contains a working surface 1 in contact with the furnace space, a non-working surface 2 opposite to it, and a side surface 3. On the side of the working surface 1, layer 4 is impregnated with an aqueous solution of AXPS. The thickness of the layer 4-B ₁ is from 0.025 to 0.05V - the distance between the working and non-working surfaces.

При укладке футеровки изделие располагают таким образом, что пропитанный слой 4 обращен в печное пространство. Изделие крепят к кожуху с помощью металлической арматуры (на чертеже не показана).When laying the lining, the product is positioned so that the impregnated layer 4 is facing the furnace space. The product is attached to the casing using metal fittings (not shown in the drawing).

Изготовленную из предлагаемых изделий футеровку высушивают и разогревают до рабочей температуры. В процессе работы теплового агрегата рабочая поверхность 1 со слоем 4 омывается потоком газового теплоносителя. Слой 4 противостоит истирающему воздействию потока теплоносителя при температуре до 1250°С, сохраняя свою прочность и плотность в течение всего периода эксплуатации и увеличивая срок службы теплоизоляционного изделия.The lining made from the proposed products is dried and heated to operating temperature. In the process of operation of the thermal unit, the working surface 1 with a layer 4 is washed by the flow of a gas coolant. Layer 4 resists the abrasive effect of the coolant flow at temperatures up to 1250 ° C, maintaining its strength and density throughout the entire period of operation and increasing the service life of the insulating product.

Пример выполненияExecution example

Предлагаемое теплоизоляционное изделие изготовляли в форме плиты размерами 500×100×250 мм из муллитокремнеземистого стекловолокнистого материала и глинистого связующего путем формования с вакуумированием The proposed insulation product was made in the form of a plate with dimensions of 500 × 100 × 250 mm from mullite-siliceous fiberglass material and a clay binder by molding with vacuum

гидромассы, последующей сушки и обжига при 1050°С. Обожженное изделие рабочей поверхностью помещали в емкость, наполненную водным раствором АХФС плотностью 1,4 г/см³. Толщина пропитанного слоя после 5-10 минутной выдержки в растворе АХФС равнялась 10 мм, что составляет 0,04 В. По завершении пропитки изделие выдерживается в течение 30 мин на воздухе и укладывается в футеровку или высушивается при 120-150°С в течение 8-12 ч для предотвращения слипания изделий при упаковке и транспортировке.hydromass, subsequent drying and firing at 1050 ° C. The calcined product with a working surface was placed in a container filled with an aqueous solution of AHFS with a density of 1.4 g / cm ³ . The thickness of the impregnated layer after 5-10 minutes in the AHFS solution was 10 mm, which is 0.04 V. Upon completion of the impregnation, the product is aged for 30 minutes in air and placed in a lining or dried at 120-150 ° C for 8- 12 hours to prevent adhesion of products during packaging and transportation.

Сравнительные показатели свойств предлагаемого и известного теплоизоляционных муллитокремнеземистых стекловолокнистых изделий приведены в таблице. Из таблицы видно, что теплоизоляционное изделие по полезной модели имеет более износостойкую рабочую поверхность, так кажущаяся плотность пропитанного слоя почти в 3 раза выше, чем у известного изделия, а предел прочности при сжатии после обжига при 1250°С - более чем в 3 раза. Вместе с тем, кажущаяся плотность заявляемого изделия незначительно отличается от того же показателя известного изделия. Несмотря на наличие плотного и более теплопроводного слоя, теплопроводность при 25°С предлагаемого изделия изменилась незначительно. Величина же дополнительной усадки при 1250°С у пропитанного слоя более чем в 3 раза меньше, чем у известного изделия. Это обеспечивает снижение теплопотерь через швы футеровки.Comparative indicators of the properties of the proposed and known heat-insulating mullite-siliceous fiberglass products are given in the table. The table shows that the heat-insulating product according to the utility model has a more wear-resistant working surface, so the apparent density of the impregnated layer is almost 3 times higher than that of the known product, and the compressive strength after firing at 1250 ° C is more than 3 times. However, the apparent density of the claimed product is slightly different from the same indicator of a known product. Despite the presence of a denser and more thermally conductive layer, the thermal conductivity at 25 ° C of the proposed product has changed slightly. The value of additional shrinkage at 1250 ° C in the impregnated layer is more than 3 times less than that of the known product. This provides a reduction in heat loss through the seams of the lining.

Использование предлагаемой полезной модели позволит повысить срок службы изделия при скоростях газового потока более 40 м/с и увеличить температуру длительного применения до 1250°С.Using the proposed utility model will increase the service life of the product at gas flow rates of more than 40 m / s and increase the temperature of long-term use up to 1250 ° C.

Кроме того, создание прочного, плотного и износостойкого слоя непосредственно на рабочей поверхности теплоизоляционного изделия дает возможность конструктивного упрощения футеровок за счет отказа от многослойных конструкций со сложным креплением к кожуху.In addition, the creation of a strong, dense and wear-resistant layer directly on the working surface of the insulating product makes it possible to constructively simplify the lining due to the rejection of multilayer structures with complex fastening to the casing.

Таблица
Свойства теплоизоляционных муллитокремнеземистых стекловолокнистых изделийTable
Properties of insulating mullite-siliceous fiberglass products СвойстваProperties Показатели свойствProperty metrics Изделие по полезной моделиUtility Model Product Известное
изделиеFamous
product Непропитанный слойNon-impregnated layer Пропитанный слойImpregnated layer 1. Кажущаяся плотность, кг/м³ 1. The apparent density, kg / m ³ 390^* 390 ^* 900900 330330 2. Предел прочности при сжатии, Н/мм², после сушки.2. The tensile strength in compression, N / mm ² after drying. 0.350.35 0.400.40 0,350.35 3. Предел прочности при сжатии, Н/мм², после обжига при 1250°С (2ч)3. The tensile strength in compression, N / mm ² , after firing at 1250 ° C (2 h) 0.35 (Н50°С)^** 0.35 (Н50 ° С) ^** 1,071,07 0,300.30 4. Дополнительная усадка при 1250°С, %4. Additional shrinkage at 1250 ° C,% 0.80(1150°С)0.80 (1150 ° C) 0,460.46 1,641,64 5. Теплопроводность при 25°С, Вт/(м·К)5. Thermal conductivity at 25 ° C, W / (m · K) 0,054^* 0,054 ^* 0,170.17 0,040.04 ^*Кажущаяся плотность и теплопроводность изделия по полезной модели
^** Максимальная рабочая температура непропитанного слоя ^* Apparent density and thermal conductivity of the product according to the utility model
^** Maximum operating temperature of the non-saturated layer

Claims

A heat-insulating mullite-siliceous glass fiber product, including a working one, the opposite one that is not working, and a side surface, characterized in that a layer is impregnated on the side of the product’s working surface with an aqueous solution of aluminum-chromophosphate binder, the thickness of which is from 0.025 to 0.05 of the distance between the working and non-working surfaces.