Сырьевая смесь для изготовления высокотемпературного теплоизоляционного покрытия

Сырьевая смесь для изготовления высокотемпературного теплоизоляционного покрытия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области производства теплоизоляционных строительных материалов, в частности материалов для изоляции высокотемпературных поверхностей тепловых агрегатов. С целью уменьшения теплопроводности контактного слоя покрытия при температуре изолируемой поверхности 800- 1200°С сырьевая смесь для изготовления высокотемпературного теплоизоляционного покрытия включает в качестве наполнителя смесь гранулированных каолинового волокна и минеральной ваты , взятых в соотношении (1-4):1, 50- 65 мас.% и в качестве фосфатного связующего водный раствор кислых фосфорно-кислых солей алюминия и хрома при соотношении (2,5-4,5):1 или алюминия и бора при соотношении (3,2-4,2):, плотностью 1,2-1,3 г/см 32-50 мас.%. Материал имеет плотность 140 - 180 кг/м , теплопроводность 0,15 - 0,030 ккал/м-ч-°С, предел прочности на разрыв 0,07-0,26 МПа, водопоглощение 2,3-4%. 2 табл. с 9 сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (S1)4 С 04 В 28/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г1О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3967044/29-33 (22) 18.10.85 (46) 07.03.88. Бюл. У 9 (7» Экспериментально-конструкторское бюро Центрального научно-исследовательского института строительных конструкций им.В.А.Кучеренко (72) Б.С.Тяпкин, В.А.Смолин, Б.Л.Красный, В.И.Засыпкин, В.А.Копейкин и Е.Д.Решетникова (53) 666. 198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 925902, кл. С 04 В 19/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Р 477149, кл. С 04 В 28/34, 1972. (54) СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ (57) Изобретение относится к области производства теплоизоляционных строительных материалов, в частности мате„.80„„И79281 А 1 риалов для изоляции высокотемпературных поверхностей тепловых агрегатов.

С целью уменьшения теплопроводностн контактного слоя покрытия при температуре изолируемой поверхности 8001200 С сырьевая смесь для изготовления высокотемпературного теплоиэоляционного покрытия включает в качестве наполнителя смесь гранулированных каолинового волокна и минеральной ваты, взятых в соотношении (1-4):1, 5065 мас.X и в качестве фосфатного связующего водный раствор кислых фосфорно-кислых солей алюминия и хрома при соотношении (2,5-4,5):1 или алюминия и бора при соотношении (3,2-4,2):1, плотностью 1,2-1,3 г/см 32-50 мас.7.

Материал имеет плотность 140

180 кг/м, теплопроводность 0,15

0,030 ккал/м-ч. С, предел прочности на разрыв 0,07-0,26 МПа, водопоглощение 2,3-4Х. 2 табл.

1379281

Пчобт>, тe вне n 1 ((осптся к проиэвод— ству теплоизоляционных строительных матери lëëí, в частности материалов для изоляции высокотемпературных поверхностей тепг(овых агрегатов в ме5 т яллургической и химической промьпнл»нности, в промышленности строительных материалов, в том числе в печах для варки стекла. 1О

Пенью иэобрете((ия является умень:,пение т»плопроводности контактного слоя покрывания при температуре изолируемой поверхносги 800-1200 С.

Сырьевая смесь для изготовления

»ысокотемпературного теплоизоляционнгго покрытия содержит няполнитель смесь грянулировянных вместе кяолинового волокна и MHH»ðàëüíîé ваты и фосфятно» связующее — водный ряс гвор кислых фосфорно †кисл солей алюминия и хрома или алюминия и бора.

П р и и е р. Каолиновое волокно смешивают с минеральной натой в соотноп(енин (1-4):1 и совместно гранупируют в грануляторе. Водный раствор кислых фосфорно-кислых солей алюминия и хрома, взятых в соотношении (2,54,5):1, или алюминия и бора, взятых в соотношении (3,2-4,2):1, добавляют в наполнитель в процессе нанесения покрытия на горячую изолируемую погерхность, которое осуществляют механиэировянньгм способом на установке

TH — 1A. Сухой наполнитель и раствор связующего подают раздельно в писто35 лет, смешивание сухого и жидкого компонентов происходит на выходе из пистолета.

Для приготовления смеси использу4l» ют каолиновое (муллитокремнеземистое) юлокно: массовая доля Л1,0 на прокаливаемое вещество не более 50ь, массовая доля Al 0 + 8>O< >ra прокаливаемое вещество и» более 977, по45 терн при про::.àëèíàíèè О,ЗЕ; минеральную вату с г»мпературоустойчивостью

730 С; ялюмохромАосАятное связующее: массовая доля А1 в пересчете ня

А1 О з 6,5 — 9,07., массовая доля Сг в пересчете на Сг.О 3,5-4,57, массовая доля фосфата в пересчете на Р,О, 3539, массовая доля сульфатов в пересчете ня 80 0,5Е, массовая доля формяльдег.èäà и» боле» 0,27,, плотность 1,6

1,75 г/см ; ялюмоборфосфатное связующее: массовая доля АпсАора в пересчеге на Г,0 36-397, массовая доля

А1 в п»ресч»te ня 1 т(1 8-97, массовая доля бора в пересчете на В О

1,3-2,07..

В табл. 1 приведены составы, из которых изготавливают высокотемпературные покрытия; в табл. 2 — свойства покрытий при предельной температу-. ре применения 1200 С.

Взаимодействие водного раствора кислых фосфорно-кислых солей полива.(.ентных металлов с входящей в состав наполнителя гранулированной минеральной ватой начинается уже при нормальной температуре. Взаимодействие между минеральной ватой и связующим осуществляется в результате действия поверхностной физической адсорбции и смачивяния, а также вследствие процессов диффузии и взаимодействий валентного типа. Иежду молекулами связующего и твердой поверхностью минеральной ваты происходит адсорбцион-) ное взаимодействие до тех пор, пока не начинается структурообразование, т.е. взаимодействие макромолекул связующего друг с другом с образованием агрегатов, и не появляются новообразования, которые гораздо медленнее диффундируют к поверхности минеральной ваты. Происходит стабилизация адсорбции, которой способствует также образование переходного слоя на границе минеральная вата — связующее н результате химического взаимодействия активных ионов трехвалентных алюминия, бора или хрома, присутствующих в связующем. При этом образуются новые соединения типа хромшпинделей в виде хромпикатита и алюмохромита. Начавшееся структурообразование приводит к образованию устойчивых равновесьч(х систем.

При 600-650 С начинается подплавление минеральной ваты, входящей в состав н;полнителя, а при 800-900 С— ее полное расплавление.

Таким образом, в процессе эксплуатации теплоиэоляционный материал можно условно разделить на 3 слоя: первый слой, непосредственно прилегающий к футеровке теплового агрегата, работающий при 800-1200 С, состоящий иэ каолинового волокна, скрепленного фосфятным связующим, и пустот, образовавшихся в результате оплавления минеральной ваты; второй слой, работающий при 650-800 С, состоящий из каолинового волокна, скрепленного расплавленной минеральной ватой, со1379281 здающей жесткий стекловидный каркас, армирующий изоляционный слой; третий слой, работающий при температуре

650 С, состоящий иэ гранулированных

5 каолинового волокна и минеральной ваты, скрепленных фосфатным связующим.

На границе теплоизоляционного покрытия с поверхностью теплового агре- 10 гата, где температура достигает 8001200 С, минеральная вата полностью выгорает и остается прочный каркас из каолинового волокна и связующего.

За счет образовавшихся пустот в первом контактном слое резко увеличивается пористость теплоизоляционного покрытия, снижаются плотность и теп-1 лопроводность контактного слоя, увеличивается прочность теплоиэоляционного покрытия на разрыв.

Использование в сырьевой смеси

50-68 мас.7. наполнителя с содержанием гранулированных каолинового волокна и минеральной ваты в пределах (14):1 обеспечивает высокую прочность на разрыв контактного слоя и его низкие теплопроводность и плотность.

При содержании в композиции смеси гранулированных каолинового волокна и минеральной ваты менее 50 мас.7, а водного раствора кислых фосфорнокислых солей поливалентных металлов более 50 мас.7. идет бурная реакция взаимодействия связующего и наполнителем в связи с большим количеством в композиции жидкой составляющей.Это недопустимо при нанесении теплоизоляционного покрытия на горячую поверхность, так как ведет к разрушению покрытия.

При содержании в композиции смеси гранулированных каолинового волокна и минеральной ваты в количестве более

68 мас.7, а водного раствора кислых фосфорно-кислых солей поливалентных металлов менее 32 мас.7 невозможно получить прочный теплоизоляционный слой ввиду малого количества жидкой фазы.

При соотношении каолинового волокна и минеральной ваты в смеси менее

1: 1 происходит проседание контактного слоя. Это объясняется тем, что

55 минеральная вата прогорает, а прочного каркаса из каолинового волокна не образуется ввиду недостаточного количества последнего.

При соотношении каолинового волокна и минеральной ваты более 4:1 количество образовавшихся в результате оплавления минеральной ваты пустот является незначительным и не ведет к уменьшению плотности теплопроводности контактного слоя.

При использовании в сырьевой смеси высококонцентрированных водных растворов кислых фосфорно-кислых солей поливалентных металлов плотностью более 1,3 г/см, имеющих большой сухой остаток, ухудшаются смачиваемость связующим наполнителя и адгезия теплоиэоляционного покрытия к корпусу теплоагрегата, уменьшается прочность покрытия, идет бурное взаимодействие жидкой составляющей с минеральной ватой.

При использовании водных растворов кислых фосфорно-кислых солей поливалентных металлов плотностью менее

1,2 г/см происходит разрушение структуры теплоиэоляционного слоя из-за введения в смесь большого количества воды.

Использование гранулированных каолинового волокна и минеральной ваты упрощает процесс приготовления сырьевой смеси для изготовления высокотемпературного теплоизоляционного покрытия, так как исключается операция раздельного гранулирования каолинового и минерального волокон, происходит экономия электрической энергии и трудовых затрат.

Формула и з о б р е т е н и я

Сырьевая смесь для изготовления высокотемпературного теплоизоляционного покрытия, включающая наполнитель и фосфатное связующее, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения теплопроводности контактного слоя покрытия при температуре изолируемой поверхности 800-1200 С, она содержит в качестве наполнителя смесь гранулированного каолинового волокна и минеральной ваты в соотношении (1-4):1, а в качестве фосфатного связующего — водный раствор кислых фосфорно-кислых солей алюминия и хрома в соотношении (2,5-4,5):

:1 или алюминия и бора в соотношении (3,2-4,2):1 при следующем содержании компонентов, мас.Х:

Укаэанная смесь гранулированного каолиново1379281

50-68 32-50

Т а о л в ц а 1

Состав Вил св го-в раство

4 аткых л олив ал

2!1

5 Лl:Сг 2,5>!

59

68

Al:Ñr 4>5:!

68

Al:B 3,2: t 32

Аl:B ««4,2:1

fO

Аl:Cr " 2,5:! 50

ЛЭ гсг - 4,5:1

50

5О

А1В 32:1 50

A1tB " 4,2:1

Al:Cr - 2,5:1

Аl:Ct ° 4,5!1

41

18

Аl:В " 3,2:1

«4,2!1

° 2,5(1

Аl !В

21 Аl:Сг

23

24

Al:Ñг 2,5:1 50

50

А1:Сг = 4,5: 1

Al: B " Э, 2: 1

50

27

Al:Â 4,2:1,50

Al:Cr 2,5г 41

29

Al:Cr 4,5:1

30

41

59

32

32

32

32

35 го волокна и минеральной ваты

Водный раствор кислых фосфорно-кислых солей

1 А1Cr 25:1 50

2 Al:Ст 4,5.*1 50

ЭА1В "32150

4 А1В 4 21 $0

641Cr 451 41

7A18 321 41

8 А18 42:1 41

9 Аl:Cr «2,5:! 32

Al:Ñr " 4,5:1

А1!В 3,2! 1

41!В 4,2г!

Al:В 3,2!1

Al:Â 4,2:1

Al:Сг 2 5: 1

Al:Ст 4,5ю!

Al:B 3,2:1 алюминия и хрома или алюминия и бора плотностью 1,2-1,3 г/см лтелл - гравулнроваллых ааолнвового волокла ° нлнаралъвой ас.Z, лря лх cooraoaeaaa

1379281

Продолмеиие табл. 1

I, Содер) мание савву ххаего нас. Х

Состав Вид свлэугсеге; го - воднавг створ 4остиых солеЯ линалеитных

4г1

2г1

1г1 галлов

Al:Ь 4,2:1

Al:Сг 2,5: I $0

50

Al;Cr 4,5г! 50

Аl!Сг 3,2г!

Al:Сг 4,2:1

50

40

Al)Cr 2,5:1 4I

Al:Cr 4,5:1 41

41

42

41

AliB ю 3,2г!

Аlгв -е 4 ° 2г1

4!

А1 г Сг 2,5 г 1 32

45

46 Al Cr 4$1 32

Al:Ü 3,2г!

АlгЬ 4,2! 1 32

Иввестиыв

Агвгвеогглор4гос4гатное свввуwee

Ка олин о вон волокно

Та блица 2

4,0

0,07

0, 030

0,030

0,028

0,028

0,025

0,025

0,024

0,024

180

4,0

0,08

180

3,8

0,09

177

3i7

0,095

177

2,8

О, 16

165

2,8

0,17

6 163

7 160

8 155

2,6

0,19

2,6

0,19

Содервание наполиителл - гранулироввниегк ааолинового волонна ° ьогнеральногг ваты, ивс.I ° при их соотвоевиии т

1379281

Продолжение табл. 2

1 1 l 2 3 4 5

2,3

0,23

148

2,3

0,24

148

1О

2,2

146

0,24

2,2

0,25

4,0

О,О7

4,0

О,О7

3,8

0,09

178

3,8

0,09

178

3,1

0, 1О

174

О,1О

3,1

174

О,10

З,1

174

З,1

О,10

173

16О

0,19

2,6

2,6

0,19

158

2,6

0,19

156

2,6

0,19

156

З,1

176

176

З,1

З,1

175

З,1

175

28 з,о

O,1Ç

17О

29 з,о

0,14

168 зо

3,0

0,14

168

31 з,о

0,14

167

2,5

0,23

150 зз

2,5

0,24

149

2,5

0,24

149

12 145

13 180

14 180

0,021

0,020 . 0,020

0,020 о,озо о,озо

0,028

0,028

0,027

0,027

0,027

0,027

0,024

0,024

0,024

0,024

0,028

0,028

0,028

0,028

0,026

0,026

0,026

0,026

0,021

0,021

0,021

0,090

0,098

0,098

0,098

1379281

Продолжение табл.2

148

0,021

0,028

0,24

2,5

176

0,098

3,1

0,027 О, 10

174

3,1

170

0,026

0,026

0,023

0,022

0,021

0,021

0,015

0,019

0,019

0,019

0,13

3,0

3 О

0,14

168

0,20

2,5

154

2,5

0,21

153

2,5

0,21

151

2,4

0,23

150

2,1

0,25

142

0,26

2,1

46 141

47 140

48 140

2,1

0,26

2,0

0,26

Известный 280

0,038 0,14

5,0

Составитель А.Заславская

Редактор И.Николайчук Техред М.Моргентал °

Корректор С.йекмар

Заказ 940!25

Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4