Огнеупорные материалы

Физические свойства. Формы и модели, плотность, химический состав

• Формы и модели
  • Изоляционный огнеупорный кирпич (ИОК)
    • Примеры ИОК – 230 x 114 x 65 мм (9 x 4.5 x 2.5 дюйма)
  • Волокно
    • Волокно классифицировано по плотности и толщине
    • Например – плотность 5 кг/м3 и толщина 25 мм (плотность 8 фунтов и толщина 1 дюйм)
    • Модели – объемная форма, покрытие/толстая ткань, модули, бумаги и войлоки, картон/доска
  • Литые огнеупоры – данный пункт не применим в силу их монолитной конструкции
• Плотность – вес на объем
  • г/см3, кг/м3, фунт/фут3,
• Химический состав
  • Химический анализ
    • глинозём
    • кремнезём
    • оксид кальция
    • оксид железа
    • натрий, калий
    • магний
    • диоксид титана

Прочностные свойства. Холодное и горячее состояние

• Изоляционные огнеупорные кирпичи и огнеупоры
  • Прочность в холодном состоянии – испытано при комнатной температуре
    • предел прочности при изгибе
    • предел прочности при сжатии в низких температурах
    • потери на истирание
  • Прочность в горячем состоянии – испытано при рабочей температуре
    • Предел прочности при изгибе в горячем состоянии
    • предел прочности при сжатии в высоки температурах
    • Деформация под нагрузкой в горячем состоянии 

Изоляционные свойства. Теплопроводность, теплопередача

• Теплопроводность
  • Мера теплопередачи – значение k
    • через толщину материала в час квадратный фут на градус F или K
    • Вт / М • К
    • БТЕ•дюйм/час•фут2•F
  • Гораздо более важное свойство для изоляционных материалов, таких как огнеупоры легкого веса, изоляционные огнеупорные кирпичи или волокно

Свойства термической устойчивости. Непрерывное линейное изменение, тепловое расширение, тепловой удар

• Постоянное линейное изменение
  • сжатие/усадка или расширение
• Обратное термическое расширение
  • расширение из-за температуры
• Тепловой удар
  • Испытание на растрескивание

Специальное тестирование

• Устойчивость к воздействию шлаков
• Устойчивость к воздействию жидкого металла
• Устойчивость к воздействию щелочи

• Гидрат – Переходные глиноземы – альфа-алюминий
  • Острый эндотермический пик при 180°С
  • Экзотермическая реакция при 220°С
  • Сильный эндотермический пик при 325°С
  • Экзотермический пик при 1100°С
• В течение процесса происходит большое количество изменений
  • Создается естественная изменчивость
  • Температура процесса отжига от 1100 до 1150°С

• Заполнители - крупнозернистые частицы, которые составляют большую часть состава огнеупоров. Заполнитель может иметь различный химический состав, плотность, твердость и размер частиц.
  Плотные
  
  • Обожженная глина
  • Обожженный боксит
  • Пластинчатый глинозем
  • Плавленый глинозем
  • Коричневый плавленый глинозем
  • Битый огнеупорный кирпич – всех типов
• С малым весом
  • Битый изоляционный огнеупорный кирпич
  • Перлит
  • Керамзит – «вспученный» глинистый сланец
  • Вермикулит
• Наполнители - частицы от среднего до мелкого размера, которые могут иметь особенную функцию или просто добавляются для уменьшения затрат
• Добавки / Модификаторы - небольшие добавки материалов для специальных целей

Химические добавки для управления

• потреблением воды
• временем затвердевания
• пластичностью
• скоростью нарастания прочности
• текучестью для перекачивания/торкретирования

Модификаторы

• Кремнезем для образования муллита
• Кремнезем для прочности в промежуточном обжиге
• Глина для пластичности
• Глиноземы высокого помола
  прочность и огнеупорность

• Обычные литые огнеупоры - цемент (15-25%)
• Литые огнеупоры с низким содержанием цемента – цемент (менее 10%)
• Огнеупоры с ультра низким содержанием цемента - цемент (менее 5%)
• Огнеупоры без цементы

• Плотность
• Линейное изменение при повторном нагреве
• Прочность в обожженном состоянии (измеренная при комнатной температуре)
• Теплопроводность
• Тепловое расширение
• Устойчивость к износу
• Прочность в горячем состоянии (измеренная при температуре)
• Устойчивость у воздействию шлаков
• Устойчивость у воздействию расплавленного металла
• Устойчивость у воздействию щелочи

Сбор эксплуатационных данных - рабочие температуры, тип топлива, конструкция и размеры огневой топки, площади, объемы, диаметры и т.п.
Расчет и проектирование - анализ теплового потока, определение огнеупорности, толщина, плотность, и т.п.
Интерпретация и обоснование выгодности результатов-температуры нерабочей поверхности, потери на излучение, стойкость, допустимый предел, расчет окупаемости затрат.
Программирование и бюджет проекта-расчет площадей, объемов, плотностей, конечный подсчет и разбивка на группы.
Реализация

Максимальные температуры оборудования, работающего в критических условиях.
Средние температуры.
Рабочая периодичность ввод/вывод.
Условия температурного удара.
Требуемые температуры нерабочих поверхностей

Несущая способность наружных конструкций
Геометрическая конструкция футеровки
Конструкция и плотность системы анкеров
Эффекты вибрации, влияние, динамическая нагрузка или абразивные условия
Физические ограничения для процедур применения
Специальные условия неправильной механической эксплуатации.

Тип топлива
Тип горелок
Вредные воздействия во время периодов работы
Вторичные химические реакции

• Огнеупорность или максимальные пределы по термической стойкости.
• Теплопроводность
• Отношение толщина-плотность и механическая консистенция
• Гибкость, хрупкость, ломкость
• Геометрические характеристики
• Способы применения

Силикат кальция
Вспученный перлит
Bermiculit картон (доска)
Цельный диатомит
Высокопористый каолин
Стекловолокно
Минеральное волокно
Огнеупорные керамические волокна

• для котлов, теплообменников, технологические баки-хранилища для горячих (теплопроводящих) жидкостей.
• для теплоизлучающих поверхностей, таких как паровые трубы, трубы водоконденсата, воздуховоды, трубы для горючих жидкостей, и т.п.

• Химический состав > Обжиг > Минералогия
  • обеспечивает термическую стабильность при всех температурах
  • обеспечивает хорошую стойкость к воздействию щелочей -- минералогия анорита и анорита/муллита
  • обеспечивает максимальную прочность при горячей нагрузке при рабочей температуре
• Плотность
  • Низкая плотность = Низкая масса = Низкое аккумулирование теплоты
    • более быстрое нагревание и остывание
  • Низкая плотность обеспечивает низкую теплопроводность = Низкий поток тепла
    • для получения и поддержания заданной температуры в печи для обжига и сушки требуется меньше энергии
    • больше энергии отдается продукции, чем огнеупорной футеровке

• Высокое сопротивление потоку тепла
• Обладает малым весом и аккумулирует гораздо меньшее количество тепла
  • убыстряет установку
  • опорные конструкции и фундаменты могут быть легче и дешевле
• Структурно самоподдерживающиеся при повышенных температурах
• Самый высокий коэффициент отношения прочности к плотности из всех огнеупорных материалов
• Изоляционные огнеупорные кирпичи могут легко резаться при строительных работах

• Щелочи, оксид железа и т.п. губительны для огнеупорных материалов, сделанных с шамотом
• Поэтому производитель с более чистыми исходными материалами имеют возможность производить кирпичи наилучшего качества
• Изоляционные огнеупорные кирпичи JM™ используют самые чистые глины и другие доступные составляющие

Типы производства изоляционного огнеупорного кирпича

• Процесс отливки
• Процесс экструзии
• Процесс набивки литейных форм
• Прессование
• Фильтровальное прессование

• Применение строительного известкового раствора (мертеля)
  • Типы известкового раствора
    • Воздушного затвердевания
      • делает то, что описано в названии – он твердеет после приготовления раствора за счет удаления воды из связующего силиката натрия
    • Затвердевания при нагреве
      • этот тип раствора твердеет при обжиге и когда в растворе вызревает керамическое связующее.
  • швы кладки, заполненные связывающим раствором должны быть как можно тоньше
  • идеальное решение – когда кирпичи физически касаются друг друга в своих верхних точках по своей поверхности и только небольшие неровности заполнены строительным раствором.

Огнеупорные обжиговые печи
Анодная печь с углеродными анодами
Ячейки электролитических тиглей
Плавильные печи
Транспортировка металла
Литейные ковши
Литейные лотки/желоба

• Полный ассортимент изоляционной продукции и продукции из плотного бетона.
• Специализированные материалы на основе фосфата, кремния и карбида.
• Торкретбетон с низким содержанием цемента и литые огнеупоры.
• Специальные материалы для проведения текущего ремонта – путем торкретирования и набивки.
• Изоляционные литые огнеупоры
• Плотные огнеупоры
• Огнеупоры из торкретбетона
• Торкретбетон и огнеупоры на основе глины в качестве связующего
• Огнеупоры с низким содержанием цемента
• Химически связанные огнеупоры
• Прессованные формы
• Цемент и известковые растворы
• Литые фасонные изделия

• Крайне низкая теплопроводность
• Хорошая прочность на сжатие
• Минимальное необходимая площадь
• Доступен в многих формах- панель, доска, футеровка ковша

Применение

Дублирующая поддерживающая изоляция применяется в

• Ковшах из железа и из цветных металлов
• Желобах
• Фильтрующей коробке
• Поде/стенах углеродных анодных печей
• Футеровке печи

Используются при всех реконструкциях анодных печей

Бесшовная футеровка
Уменьшенная толщина футеровки
Уменьшенное проникновение расплавленного алюминия в швы
Уменьшенные механические повреждения и нет «выпавших кирпичей»
Увеличенная производительность печи
Легко ремонтируется
Более проста для заплаточного ремонта по сравнению с кирпичной футеровкой
Имеется в наличии широкий ассортимент совместимых ремонтных материалов.
Материалы можно смешивать в больших количествах, при высоких скоростях установки, нет необходимости в выдержанной укладке рядов кирпича
Новое поколение монолитных огнеупорных материалов превосходит по производительности кирпичные футеровки.
Монолитная футеровка может наноситься литьем на сложные конструкции без использования огнеупорных изделий нестандартных размеров и форм
Монолиты можно поставлять в более сжатые сроки по сравнению с кирпичной футеровкой

• Образование корунда
• Механические повреждения
• Проникновение металла
• Тепловой удар
• Эрозия
• Химическая коррозия

• Твердый, высокотемпературной формы окись алюминия
• 4Al_(l)+ 3SiO_2(s)2Al₂O_3(s) + 3Si_(l)
• Снижает эффективность работы печи
• Что в конечном счете приводит к преждевременному разрушению огнеупорной футеровки

• Температура
• Состав сплава
• Атмосфера печи
• Содержание печи
• Огнеупорная футеровка

• Требование к увеличению производительности
• Рост темпов плавления
• Рост температуры в печах
• Усиленный рост корунда
• Улучшенные сорта, разработанные с устойчивостью к высокотемпературному корунду

Ключевые параметры нанесения:

Смешивающее оборудование
Добавление воды
Вибрационное оборудование
Опалубка/формы
Температура окружающей среды
Ввод в эксплуатацию

• Должны использоваться механические мешалки.
• Нельзя использовать обычные бетономешалки.
• Размер и количество мешалок будет влиять на скорость установки и размер панели.

Добавление воды

• Нужно использовать питьевую воду
• Добавки воды следует измерять аккуратно и контролировать по спецификации информационного листа.
• Излишнее содержание воды будет губительным для свойств устанавливаемой футеровки.

• Продукция из изоляционного волокна предлагается в широком выборе форм:
  • Защитные покрытия/маты
  • Модули
  • Объемное волокно
  • Бумага
  • Формованные в вакууме
    • Панели/доски
    • Фасонные детали

требует великолепную внешнюю систему герметизации, такую как листовой алюминий или оцинкованное железо.

эти изоляции предназначены для применений с очень низкими температурами, обычно имеют короткий срок службы, требуют большого уровня запасов продуктов для программ профилактического обслуживания:

• низкая гибкость из-за жестких твердых форм заготовок
• сравнительно высокая начальная стоимость
• вызывает коррозию и ржавление в трубах от сырости
• короткий срок службы из-за разрушения изделий с агглютинированным фенолом, использованном в процедуре производства

Низкая теплопроводность
Низкое аккумулирование теплоты
Низкая потеря энергии
Небольшой вес
Пластичность и гибкость
Не содержит асбеста
Высокая устойчивость к тепловому удару
Высокая устойчивость к напряжению
Гигроскопичность
Не содержит смолы
Очень высокая точка плавления
Минеральное сырье высокой степени чистоты
Низкая первоначальная стоимость технического обслуживания и ремонта
Очень долгий срок использования

Обзор оборудования, инструментов, состояния материалов и существенных условий
Физические условия/состояния монолитных мешков(оболочек)
Гидратация, состояние воды
Состояние поверхностей, форм и каркаса
Состояние мешалки, вибратора инструментов
Постепенная гидратация и постоянное и полное перемешивание.
Постоянное наблюдение и анализ консистенции смеси и готовности смеси к применению перед ее нанесением
Проверка процедуры вибрации
Периоды схватывания, высыхания и обжиг

Хрупкие крошащиеся поверхности: проблемы с гидратацией
Поверхности с образованием твердого осадка и накипи: горелки, топливо, причины.
Покрытые эмалью/полированные поверхности: чрезмерные температуры, химическое воздействие(Травление)
Поверхности с трещинами: недостаточные компенсационные температурные швы
Поверхности без отвесов: основания для системы анкеров
Разрушенные поверхности: усталость, система анкеров, компенсационные температурные швы, причины.

Боковые стены над горелками: будут изолированы 28 слоями (28X78мм =2184) изоляционного огнеупорного кирпича скрепленного мертельным раствором воздушного твердения.

Слой изоляционных огнеупорных кирпичей разделен вертикальными компенсационными швами и закреплен крюками из AISI 310, которые прикреплены к задней крепежной трубе 3/4''-AISI 304 прикрепленной к обшивке уголками для 70x70x6 мм SS 304.

Верхние Боковые стены (оставшаяся часть) и торцевые стены: будут изолированы монолитными модулями из керамического волокна - 1425°C, 192 кг/м3, с опорным слоем в 25 мм -1260°C, 128 кг/м3.

Угловые зоны: Верхняя часть углов между боковыми стенами и 2-ым уровнем горелок, между боковыми стенами и подом переходной зоны будет изолирована монолитными модулями из керамического волокна - 1425°C, 240 кг/м3

Свод радиантной зоны: будет изолирован монолитными модулями из керамического волокна - 1425°C, 192 кг/м3, с опорным слоем в 25 мм 1 260°C, 128 кг/м3.

Модули из керамического волокна должны быть в комплекте с крепежом из AISI 316/ 304 и прикреплены к плите обшивки штифтами из AISI 304.

Данное решение позволить снизить стоимость материала, а также общий вес футеровки более чем на 20 тонн, при сохранении изолирующих свойств и длительного срока службы. Кроме того, применение модулей позволит также сократить время монтажа изоляции.

Техническое описание

1. Под радиантной зоны

Расчет: под радиантной зоны

Общая толщина футеровки = 250 мм, разделена следующим образом:

Горячая поверхность: 40 мм огнеупорный кирпич высокой плотности (40-44% Al2O3)

Средний слой: 64 мм изоляционные огнеупорные кирпичи + связующий раствор

Холодная поверхность: 100 мм изоляционные блоки (2x50 мм каждый слой)

Слои разделены поперечными компенсационными швами, заполненными покрытием толщиной 25 мм, подходящим для 1425°C, 128 кг/м³.

2. Радиантные боковые стены над горелками

Расчет: Боковые стены стены над горелками

Общая толщина футеровки = 247 мм, разделена следующим образом:

Горячая поверхность: 172 мм изоляционные огнеупорные кирпичи +, скрепленные связующим раствором

Холодная поверхность: 75 мм изоляционные блоки (50 + 25 мм)

3. Радиантные боковые стены верхняя часть

Расчет: Радиантные боковые стены

Общая толщина футеровки = 250 мм, разделена следующим образом:

Горячая поверхность: 225 мм монолитные модули из керамического волокна 1425°C, 192 кг/м³

Холодная поверхность: 25 мм - 1260°C, 128 кг/м³

4. Радиантные боковые стены верхняя часть

Расчет: Радиантные боковые стены

Общая толщина футеровки = 250 мм, разделена следующим образом:

Горячая поверхность: 225 мм монолитные модули из керамического волокна 1425°C, 192 кг/м³

Холодная поверхность: 25 мм - 1260°C, 128 кг/м³

5. Радиантные торцевые стены

Расчет: Радиантные торцевые стены

Общая толщина футеровки = 200 мм, разделена следующим образом:

Горячая поверхность: 175 мм монолитные модули из керамического волокна 1425°C, 192 кг/м³

Холодная поверхность: 25 мм - 1260°C, 128 кг/м³

6. Свод радиантной зоны

Расчет: Радиантный свод

Общая толщина футеровки = 200 мм, разделена следующим образом:

Горячая поверхность: 175 мм монолитные модули из керамического волокна 1425°C, 192 кг/м³

Холодная поверхность: 25 мм - 1260°C, 128 кг/м³

7. Под переходной зоны

Расчет: Под переходной зоны

Общая толщина футеровки = 204 мм, разделена следующим образом:

Горячая поверхность: 114 мм изоляционные огнеупорные кирпичи, со связующим раствором

Холодная поверхность: 65 мм Изоляционные блоки (40 + 25 мм)

Слои разделены поперечными компенсационными швами, заполненными покрытием толщиной 25 мм<0}, подходящим для 1260°C, 128 кг/м³

8. Стены переходной зоны

Расчет: Стены переходной секции

Общая толщина футеровки = 200 мм, разделена следующим образом:

Горячая поверхность: 175 мм монолитные модули из керамического волокна 1425°C, 192 кг/м³

Холодная поверхность: 25 мм - 1260°C, 128 кг/м³

Футеровка мельницы и скруббера

Листы обшивки

Толщина листов обшивки может варьироваться, для увеличения производительности мельницы и/или срок службы футеровки.

Подъемные блоки

Подъемные блоки выпускаются различными по ширине, высоте и по профилю.

Композитные подъемные блоки, содержащие спецсталь, прикрепленные к передней кромке, обеспечивают максимальную ударную прочность и износоустойчивость. Система крепления сконструирована так, чтобы обеспечить простоту установки, максимальный срок службы и защиту.

Донные листы

Донные листы поставляются как монолитными из резины, так и из резины со стальной вставкой. Здесь возможно их разделение для простоты установки и обработки.

Колосниковые решетки

• Эластичные свойства резины, позволяют меньшие отверстия и меньшую конусность чем у стальных решеток, что, в то же время, помогает устранить проблемы закупорки.
• Доступны различные отверстия, формы и размеры.

Подъемники для пульпы

Подъемники для пульпы поставляются со стальной основой, футерованной резиной. Наш продукт, как минимум, в три раза легче, чем пульповые подъемники из твердой стали или чугуна. Резиновая футеровка предотвращает коррозию и снижает изнашивание

Футеровки цапф и колоколообразные футеровки

Футеровки цапфы и колоколообразные футеровки изготавливаются из стандартной стальной основы, которая затем футеруется резиной. А также, для более крупных цапф, используются съемные резиновые футеровки со стальной затыловкой.

Центральные конус

Центральный конус сконструирован так, чтобы облегчить разгрузку материала, для увеличения производительности.

Заполняющие и угловые сегменты

Наши заполняющие и угловые сегменты сконструированы так, чтобы закрепить донные листы в своем положении и остановить разнос материала по углам.

Футеровки мельницы/скруббера по сравнению со сталью

• Меньшая изнашиваемость дает больший срок службы с существенным сбережением издержек.
• Снижение длительности простоя, как при первой установке футеровки так и при ее замене, что приводит к увеличению производительности.
• Меньший вес установок приводит к снижению изнашиваемости подшипников и снижению энергозатрат.
• Упругий материал обеспечивает простоту эксплуатации, безопасность в обращении и установке.
• Превосходные герметизирующие свойства снижают риск протечек за футеровку и исключают утечку через отверстия для болтов.
• Забивание колосниковых решеток практически исключено, что способствует увеличению производительности.

Персонал компании Интех ГмбХ (Intech GmbH) ответит на любые технические вопросы по поставляемым компанией огнеупорным материалам (футеровке).

Огнеупорные материалы для металлургии. Футеровка печей, футеровка пода и свода печи. Футеровка литейных ковшей