плиты из керамического волокна, также известная как алюмосиликатная древесноволокнистая плита, представляет собой тип огнеупорной плиты. Это жесткий древесный материал, изготавливаемый путем добавления соответствующего количества органических связующих и неорганических клеев к рыхлым керамическим волокнам с последующим вакуумным формованием, сушкой и отделкой. Она обладает такими преимуществами, как хорошая термическая стабильность, высокая термостойкость и низкая теплопроводность, и поэтому широко используется во многих отраслях промышленности.
Характеристики плиты из керамического волокна
Терминология для огнеупорных плит из керамического волокна четко определена в стандарте GB/T18930-2002 «Терминология для огнеупорных материалов». Определение звучит следующим образом: плиты из керамического волокна, как правило, представляют собой жесткие, плоские огнеупорные изделия из керамического волокна, содержащие неорганические или органические связующие вещества и производимые влажным способом. Связующее вещество — это вещество, добавляемое к непластичным гранулированным или волокнистым материалам для придания им удобоукладываемости и прочности в сыром или сухом состоянии. Огнеупорные керамические волокна — это искусственные минеральные волокна, пригодные для использования в качестве изоляционных материалов при температуре выше 800℃. Плиты из керамического волокна обладают следующими шестью характеристиками:
1. Температура гранулометрического состава
Температура гранулометрического состава — это самая высокая температура, при которой линейная усадка меньше заданного значения. Эта температура выражается в °C с шагом 50℃. Согласно GB/T17911-2006, остаточная линейная усадка огнеупорных изделий из керамического волокна при нагреве, измеренная по испытанию на остаточную линейную усадку, составляет не более 2% для огнеупорных плит из керамического волокна и жестких изделий неправильной формы. Это температура градиента. В GB/T3003-2006 «Огнеупорные материалы, керамические волокна и изделия» температура градиента керамических волокон и изделий разделена на 19 уровней, начиная с 850℃ и заканчивая 1750℃.
Температура градиента характеризует термостойкость огнеупорных плит из керамического волокна и является наиболее важным показателем, обеспечивающим правильное использование огнеупорных плит из керамического волокна.
2. Насыпная плотность
Насыпная плотность — это отношение сухой массы плиты из керамического волокна к ее общему объему. Как правило, насыпная плотность плит из керамического волокна колеблется от 260 до 480 кг/м³. В стандарте GB/T3003-2006 «Огнеупорные материалы, керамические волокна и изделия» указаны восемь номинальных значений насыпной плотности для плит из керамического волокна: 260, 280, 300, 320, 330, 360, 400 и 450 кг/м³.
3. Прочность на сжатие
Это предельная нагрузка, которую может выдержать жесткое изделие из керамического волокна на единицу площади при комнатной температуре. Прочность на сжатие является одним из важных показателей качества жестких изделий из керамического волокна. Она может косвенно отражать микроструктуру изделия, такую как плотность, однородность и спекаемость.
4. Постоянные линейные изменения вследствие нагрева
Рассматривается линейное расширение или сжатие огнеупорных материалов после нагрева до заданной температуры, выдержки в течение определенного времени и охлаждения до комнатной температуры без внешнего воздействия. Результаты отечественных и международных исследований показывают, что для испытания на линейную усадку изделий из керамического волокна требуется 24-часовой период выдержки. После 24 часов выдержки скорость линейной усадки изделий из керамического волокна достигает более 75% от скорости усадки в долгосрочной перспективе. Результаты испытания на линейную усадку с 24-часовым периодом выдержки позволяют охарактеризовать постоянные линейные изменения вследствие нагрева в течение длительного использования.
Линейная усадка керамических волокон вследствие нагрева не имеет значения для отдельных волокон; она относится только к изделию из керамического волокна и напрямую связана с кристаллизацией волокон и ростом зерен. До начала кристаллизации, когда волокна остаются в своем первоначальном стекловидном состоянии и отсутствует значительная ползучесть, изделие из керамического волокна не сжимается. По мере начала кристаллизации стекловидных волокон отдельные волокна скручиваются, что приводит к усадке изделия из керамического волокна. В международном контексте допустимой температурой длительной эксплуатации керамических волокнистых плит является температура испытаний, при которой скорость линейной усадки после выдержки образца в течение 24 часов не превышает 2%. При этой температуре кристаллизация стекловидных волокон, превращение поликристаллических волокон и скорость роста зерен замедляются, что приводит к стабильным свойствам волокон и их мягкости и эластичности.
5. Теплопроводность
Теплопроводность характеризует способность материала проводить тепло. Ее значение относится к количеству тепла, проходящего через каждую единицу площади на единицу длины в единицу времени при разности температур 1°C. Единица измерения – Вт/(м·К).
6. Горение
Горение – это экзотермическая реакция вещества под действием окислителя, обычно сопровождающаяся образованием пламени или видимого света. В стандарте GB/T16400-2003 «Алюмосиликатная вата и изделия из нее для теплоизоляции» указано, что изделия со связующими веществами должны соответствовать классу огнестойкости А (негорючий материал).
Основные области применения плиты из керамического волокна
- Сталелитейная промышленность: Компенсационные швы, теплоизоляция подложки, изоляционные листы и изоляция форм.
- Цветная металлургия: Теплоизоляционный материал подложки, крышки разливочных ковшей и литников для литья меди и медных сплавов.
- Керамическая промышленность: Легкие конструкции вагонеток печей и футеровка горячих поверхностей печей, разделение температурных зон печей и противопожарные перегородки.
- Стекловодческая промышленность: Теплоизоляция подложки расплавленного металла, блоки горелок.
- Конструкции печей: Огнеупорный материал для горячей поверхности (заменяет волокнистые одеяла), подложка для тяжелых огнеупорных материалов, компенсационные швы.
- Легкая промышленность: Футеровка камер сгорания промышленных и бытовых котлов.
- Нефтехимическая промышленность: Материал для горячей поверхности футеровки высокотемпературных нагревательных печей.
- Строительная промышленность: Теплоизоляция для оборудования, такого как вращающиеся цементные печи.
Керамические волокнистые плиты могут быть дополнительно классифицированы в зависимости от диапазона их термостойкости. Поэтому пользователям следует выбирать подходящий тип, исходя из конкретных задач и требований к термостойкости.
