热处理炉炉衬的内层为耐火材料,外层为隔热材料。一般情况下,把常温下热导率小于0.23W/(m·K)的材料称为隔热材料。砌筑热处理设备时,为了提高炉子的热效率,减少通过炉衬的热损失,需要正确选用适当的隔热材料。
隔热材料的主要性能特点是:体积密度小、热导率低、气孔率高。热处理设备中经常使用的隔热材料有硅藻土及其制品、石棉制品、矿渣棉及其制品、蛭石及其制品、岩棉制品、耐火纤维及其制品等。
1.硅藻土及其制品
硅藻土是微海藻类的介壳构成的沉积岩,其主要成分为非晶体的二氧化硅,并含有少量黏土杂质。其耐火度高于1400℃,具有良好的保温能力,其最高使用温度为950℃。硅藻土的生料适于砌砖和隔热层抹面用,熟料可作隔热层填充用,但大多数均制成硅藻土砖砌筑于隔热层。
2.石棉
石棉是纤维状矿物,其主要成分是3MgO·2SiO2·2H2O。石棉板是石棉和黏结材料制成的板材,其密度为900~1000kg/m3,熔点超过1500℃,但在700℃时就成了粉末,因强度降低而失去隔热性能,故其最高使用温度不得超过500℃。
石棉制品有石棉粉、石棉板和石棉绳等。其中,石棉板的一般规格为1000mm×1000mm,厚度有1.6mm、3.2mm、4.8mm、6.4mm、8.0mm、9.6mm、11.2mm、12.7mm、14.3mm、15.9mm等不同的规格。石棉绳的直径有3mm、5mm、6mm、8mm、10mm、13mm、16mm、19mm、22mm、25mm、32mm、38mm、45mm、50mm。
3.膨胀蛭石
蛭石又称为黑云母或金云母,其成分大致为:质量分数为12%~40%的二氧化硅,质量分数为6%~23%的三氧化二铁,质量分数为14%~18%的三氧化二铝,质量分数为11%~20%的氧化镁,质量分数为1%~2%为的氧化钙。蛭石内水的质量分数为5%~10%,受热后水分蒸发而体积膨胀,从200℃开始膨胀,800℃时膨胀到最大值,体积密度和热导率相应减小很多,是较好的隔热材料。
蛭石的熔点为1300~1370℃,其最高使用温度为1000℃。膨胀蛭石可以粉碎成粒状,直接填至炉壳与炉衬之间作隔热材料,也可用水泥和水玻璃作黏结剂制成各种隔热制品。(www.daowen.com)
4.膨胀珍珠岩及其制品
膨胀珍珠岩是一种由酸性的火山玻璃质、珍珠岩结构的熔岩,经破碎后在高温下焙烧膨胀而成空心小球状,内有蜂窝状空隙。其主要成分一般为二氧化硅(质量分数为69%~74%)和三氧化二铝(质量分数为14%~18%),密度为40~120kg/m3,具有良好的保温能力,其最高使用温度为800℃。
膨胀珍珠岩的散料与各种黏结剂相结合可制成各种不同的珍珠岩制品。珍珠岩是以密度为60kg/m3的膨胀珍珠岩为主要原料,以磷酸铝、硫酸铝和纸浆废液为黏结剂,按一定比例混合,经成型、干燥、烧制等工序制成的。它具有体积密度和热导率很小,耐火度高,最高使用温度达1000℃的特点,是良好的隔热材料。珍珠岩除制成隔热砖外,还可制成板、管等类制品,是一种质轻、保温性能好的保温材料。
5.矿渣棉及其制品
将煤渣、高炉渣或某些矿石在1250~1350℃熔化后,用压缩空气或蒸汽将其熔液吹成露状,然后迅速在空气中进行冷却,即成矿渣棉。矿渣棉的直径为2~20μm,长度为2~60mm,外表呈白色或暗灰色。
矿渣棉是优良的隔热材料,其特点是密度低,热导率小,不可燃,在堆积或受振动后密度会增加,热导率增大。其制成品的长度为500~1000mm,宽度为400~500mm或大于500mm,厚度为10~40mm或大于40mm。
常用隔热材料的性能见表6-3。
表6-3 常用隔热材料的性能
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