Cegła izolacyjna o wysokiej zawartości tlenku glinu: gatunki, dane termiczne i przewodnik po wyborze

Piec wsadowy o temperaturze 1200°C zostaje ponownie uruchomiony po ponownym uruchomieniu, a trzy tygodnie później temperatura zewnętrznej powłoki jest o około 18°C wyższa niż podczas uruchomienia. Nic nie zawiodło. Palniki, pętla sterująca i termopary zachowują się dokładnie tak samo, jak wcześniej. Zmieniła się okładzina: gęstą warstwę zastąpiono cegłą o wyższej zawartości tlenku glinu, wyższej wytrzymałości na zgniatanie na zimno i mniej więcej dwukrotnie większej przewodności cieplnej. Na papierze wyglądało to na ulepszenie. Wewnątrz pieca zachowywało się to jak downgrade, a gazomierz zauważył na długo zanim zauważyła to ekipa konserwacyjna.

Poniżej znajduje się praktyczny pogląd na zachowanie tych cegieł w prawdziwych piecach: gatunki, które mają znaczenie, liczby, których zwykle brakuje w ofercie oraz kontrole, dzięki którym reline nie stanie się ponownym zakupem.

Czym właściwie jest cegła izolacyjna o wysokiej zawartości tlenku glinu

Cegła izolacyjna o wysokiej zawartości tlenku glinu to materiał ogniotrwały z glinokrzemianu, formowany przez prasowanie lub odlewanie na półsucho, który utrzymuje celowo porowatą strukturę zamiast wypalania do pełnej gęstości. W kategoriach katalogowych przydatne gatunki zawierają od około 45% do 75% Al2O3, o gęstościach nasypowych od około 0,6 do 1,4 g/cm3 i znamionowych temperaturach użytkowania od 1200 °C do około 1500 °C. To plasuje je w innej rodzinie niż lekkie cegły izolacyjne z gliny, które zazwyczaj nie przekraczają 46% Al2O3, oraz gęste cegły o wysokiej zawartości tlenku glinu, które charakteryzują się masą od 2,4 do 2,8 g/cm3 i są zaprojektowane tak, aby były bardziej odporne na obciążenia i ścieranie niż zatrzymywały ciepło wewnątrz pieca.

Produktem jest porowata struktura. Porowatość tych cegieł zwykle waha się od 45% do 70%, a objętość pustych przestrzeni usuwa masę, zmniejsza gromadzenie się ciepła i spowalnia przewodzenie. Gęsta cegła o tej samej zawartości tlenku glinu jest materiałem konstrukcyjnym; porowata cegła o tej samej zawartości tlenku glinu stanowi barierę termiczną. Nie są one zamienne, a arkusz specyfikacji powinien wyraźnie wyjaśniać rozróżnienie przed złożeniem zamówienia.

Dlaczego struktura porów przewyższa liczbę tlenku glinu

Ciepło przechodzi przez cegłę izolacyjną trzema równoległymi drogami: przewodzenie ciała stałego wzdłuż matrycy krystalicznej, przewodzenie gazu i konwekcja wewnątrz porów oraz promieniowanie przez ściany porów. Poniżej około 800°C dominuje droga stała i gazowa, a porowatość ma największe znaczenie. Powyżej 1000°C promieniowanie staje się poważnym czynnikiem, a wtedy wielkość porów ma takie samo znaczenie jak ich objętość — cegła pełna dużych otwartych kanałów emituje ciepło dość skutecznie, podczas gdy cegła zbudowana z drobnych, w dużej mierze zamkniętych porów rozprasza je.

• Zwiększanie zawartości Al2O3 poprawia ogniotrwałość i stabilność objętościową pod obciążeniem, ale samo w sobie nie obniża przewodności. Cegła o dużej zawartości tlenku glinu i dużej gęstości jest słabym izolatorem.
• Zamknięte, jednolite pory tłumią zarówno konwekcję, jak i promieniowanie. Widoczne otwarte pory, pęknięcia i nawarstwienia powodują odwrotny skutek i również sprzyjają przenikaniu gazów.
• Fazy ​​mulitu i korundu, które tworzą się przy wyższych poziomach tlenku glinu, są odporne na skurcz, co utrzymuje szczelną strukturę złącza po setkach cykli termicznych.
• Niska akumulacja ciepła to osobna korzyść w porównaniu z niską przewodnością: lekka wykładzina nagrzewa się i chłodzi szybciej, co skraca czas cyklu w piecach wsadowych, nawet gdy straty w stanie ustalonym nie ulegają zmianie.

Dlatego dwie cegły mogą przenosić 60% Al2O3 i zachowywać się zupełnie inaczej. Zapytaj o przewodność w określonej średniej temperaturze i zapytaj o strukturę porów własnymi słowami dostawcy.

Porównanie typowych ocen obok siebie

Poniższa tabela przedstawia typowe zakresy katalogowe dla czterech rodzin najczęściej podawanych dla tej samej pozycji pieca. Liczby należy traktować jako wartości orientacyjne i porównywać je z raportem z testu partii konkretnego, kupowanego gatunku.

Krótkie słowo na temat nazw gatunków: dostawcy używają różnych etykiet dla tego samego korpusu, dlatego warto sprawdzić referencje rodzaje i gatunki cegieł izolacyjnych przed porównaniem dwóch cytatów wiersz po wierszu.

Lekkie izolacyjne cegły szamotowe do wyłożenia pieców wysokotemperaturowych Cegły glinowo-krzemianowe o jednolitej porowatości i niskim przewodnictwie cieplnym, przystosowane do pracy w temperaturze 900–1550°C; przed porównaniem ofert sprawdź skurcz i przewodność dopalania. Zobacz produkt →

Liczby, które rzadko pojawiają się w arkuszu danych

O tym, czy wykładzina wytrzyma trzy lata, czy trzy miesiące, decydują dwa wskaźniki, przy czym zwykle nie ma ich w standardowej wycenie: trwała zmiana liniowa po ponownym podgrzaniu w zamierzonej temperaturze użytkowania oraz wartość przewodności w średniej temperaturze zbliżonej do rzeczywistego stanu ściany. Cegła, która kurczy się o 1% w temperaturze 1400 ° C, otwiera swoje złącza, a otwarte złącza powodują wyciek ciepła i gazu przez resztę kampanii.

Poniższy wykres przedstawia ustaloną utratę ciepła przez okładzinę o grubości 300 mm z gorącą powierzchnią czołową o temperaturze 1200°C. Niższe jest lepsze; gęsty ceglany mur jest punktem odniesienia przy 100.

Schemat jest spójny: gdy gorąca powierzchnia jest zabezpieczona przed skurczem i atakiem chemicznym, decydującym czynnikiem jest to, jak mało masy się za nią znajduje. Należy również pamiętać, że szczelina między cegłami izolacyjnymi średniej i wysokiej jakości jest mniejsza niż szczelina między jakąkolwiek cegłą izolacyjną a gęstą ścianą — jest to przydatne przypomnienie, gdy dostawca opowiada się za klasą premium pod względem samej zawartości tlenku glinu.

Gdzie te cegły są faktycznie używane

Zapotrzebowanie koncentruje się tam, gdzie piece pracują w sposób ciągły w temperaturze od 1100°C do 1400°C i gdzie płaszcz musi być wystarczająco chłodny, aby chronić konstrukcję i otaczających ją ludzi. Poniższy rozkład odzwierciedla typowy zestaw projektów pieców i budynków piecowych.

W szkle i ceramice cegła zwykle układana jest w postaci warstwy nagrzewającej się, wzmocnionej lżejszą warstwą izolacyjną. W obróbce cieplnej coraz częściej stosuje się ją jako warstwę pośrednią pomiędzy gęstą wyściółką roboczą a kocem włóknistym. W spalaniu i obróbce chemicznej atak alkaliów i chlorków sprawia, że ​​zawartość tlenku glinu i niska porowatość otwarta mają pierwszeństwo przed przewodnością, ponieważ uszkodzona gorąca ściana czołowa usuwa wszelkie korzyści termiczne w ciągu tygodni.

Wybór i zwrot: sekwencja praktyczna

Wykonaj te kroki w podanej kolejności. Pomijanie kroku trzeciego jest najczęstszym i najdroższym błędem.

1. Napraw punkt pracy. Temperatura gorącej powierzchni, atmosfera, narażenie na alkalia lub żużel oraz to, czy piec pracuje cyklicznie codziennie, czy pracuje w sposób ciągły.
2. Najpierw wybierz gęstość, potem tlenek glinu. Wybierz najlżejszą cegłę, która przetrwa punkt pracy, a następnie potwierdź, że poziom Al2O3 jest odpowiedni dla odporności chemicznej.
3. Zażądaj trwałej zmiany liniowej. Zapytaj o wartość w rzeczywistej temperaturze roboczej. Docelowa wartość ±0,3% lub lepsza jest rozsądnym punktem odniesienia dla klas izolacji.
4. Dopasuj siłę do obciążenia. Cegła o wytrzymałości 3 MPa jest w porządku na podłożu; nie jest w porządku jako niepodparte przęsło w wysokiej ścianie.
5. Zaprojektuj podszewkę jako warstwy. Gorąca powierzchnia, warstwa izolacyjna, zabezpieczenie światłowodowe. Każda warstwa ma granicę temperatury, a interfejsy muszą znajdować się poniżej niej.
6. Kupuj według rysunku, a nie opisu. Tolerancja wymiarowa i naddatek na spoinę decydują o szczelności gotowej ściany.

W przypadku zwrotu należy przeprowadzić arytmetykę w kilowatogodzinach, a nie w cenie cegły. Weźmy piec okresowy o pojemności 4 m3 i temperaturze 1200 °C, w którym przewożone są cztery tony gęstej wykładziny. Przeniesienie warstwy na gorąco na cegłę izolacyjną o gramaturze od 1,0 do 1,1 g/cm3 i pokrycie jej włóknem pozwala usunąć znacznie ponad tonę masy okładzinowej. Jeśli skróci się to o 45 minut od każdego nagrzewania, a piec będzie pracował dwa cykle dziennie, miesięczna oszczędność energii będzie znacząca w porównaniu z niewielką premią za cegłę. Zwrot w ciągu jednego lub dwóch kwartałów jest realistyczny w większości środowisk taryfowych; dokładna liczba zależy od lokalnej ceny energii i profilu cyklu.

Blok modułu grzejnego z włókna ceramicznego do pieców oporowych Elektryczny moduł grzejny na bazie włókien z wbudowanym drutem oporowym, nadający się do użytku w temperaturze do 1300°C i zbudowany z myślą o jednolitej temperaturze pieca, szybkim nagrzewaniu i łatwej instalacji. Zobacz produkt →

Uwagi dotyczące instalacji, konserwacji i zgodności

Większość przedwczesnych uszkodzeń okładzin izolacyjnych to problemy instalacyjne, a nie materiałowe. Kilka nawyków zapobiega większości z nich.

• Należy zachować cienką spoinę zaprawy, zwykle od 1 do 2 mm, i używać zaprawy dopasowanej do poziomu tlenku glinu w cegle, aby spoina nie kurczyła się szybciej niż cegła.
• Zezwalaj na kontrolowaną ekspansję. Jako wartość roboczą należy pozostawić około 1,5 do 2 mm naddatku na dylatację na metr długości ściany i powtórzyć tę czynność w rogach.
• Suszyć powoli. Stopniowy harmonogram nagrzewania, który utrzymuje się w temperaturach 120°C i 350°C, usuwa resztkową wilgoć, zanim wykładzina zacznie działać.
• Rejestruj temperatury powłoki w ustalonych punktach po każdej kampanii. Dryft temperatury od 15 do 20°C przez kilka miesięcy jest najwcześniejszym sygnałem, że gorąca ściana zaczęła się kurczyć lub pękać.
• Zachowaj udokumentowany odstęp między przeglądami. Kontrola materiałów ogniotrwałych jest zwykle powiązana z procedurą bezpieczeństwa zbiornika ciśnieniowego lub pieca w zakładzie, a audytorzy wymagają prowadzenia odpowiednich zapisów.

Jeśli chodzi o zgodność, poproś o system jakości leżący u podstaw certyfikatu, a nie sam certyfikat — dostawca pracujący w oparciu o uznany system zarządzania jakością i, w stosownych przypadkach, europejskie oznakowanie zgodności, będzie zwykle w stanie dostarczyć dane z badań na poziomie partii dotyczące gęstości, wytrzymałości i zmian w zakresie ponownego nagrzewania. Zasady utylizacji zużytego materiału ogniotrwałego również różnią się w zależności od regionu; zużyty materiał glinokrzemianowy jest na ogół traktowany jako obojętny odpad przemysłowy, ale należy to sprawdzić lokalnie przed rozpoczęciem rozbiórki. Jeżeli problem z okładziną wymaga drugiej opinii technicznej, to jest to opinia producenta wsparcie techniczne kanał jest zwykle szybszy niż niezależne laboratorium.

Blok modułowy ze złożonego włókna do wykładzin przemysłowych pieców wysokotemperaturowych Blok prefabrykowany wykonany w całości z włókien z osadzonymi kotwami, o niskiej przewodności cieplnej, małej pojemności cieplnej i małej gęstości, przeznaczony do wykładzin pieców przemysłowych pracujących w wysokich temperaturach. Zobacz produkt →

High alumina insulation brick is a simple product with a complicated purchasing decision behind it. Figurka z tlenku glinu sprzedaje cegłę; the density, the conductivity curve and the reheating shrinkage decide whether the lining pays for itself. Umieść te trzy osoby w wycenie, nalegaj na projekt warstw, a następna zmiana linii pojawi się w raporcie dotyczącym energii jako oszczędność, a nie jako niespodzianka wynosząca 18°C ​​na powłoce.