Дипломная работа "Производство муллито-кремнеземистых стекловолокнистых материалов марки МКРР-130"

Название:
Производство муллито-кремнеземистых стекловолокнистых материалов марки МКРР-130
Тип работы:
дипломная работа
Размер:
792,7 K
14.2857
14
2
Скачать
Физико-химические основы и технологический процесс производства муллитокремнеземистого теплоизоляционного огнеупорного стекловолокна марки МКРР-30. Проектирование строительства отделения по производству продукции и его технико-экономические показатели.

Краткое сожержание материала:

15

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Область применения муллитокремнеземистого теплоизоляционного огнеупорного стекловолокна марки МКРР - 130

Волокнистые теплоизоляционные материалы: асбест, минеральная силикатная вата, стекловолокно и теплоизоляционные изделия на их основе играют важную роль в промышленности, но всегда имеют ограниченное применение - до температуры 800 °C. Это ограничение было снято благодаря введения новых волокон, базирующихся на бинарной системе глинозем-кремнезем (Al2O3-SiO2). Одним из видов таких материалов является огнеупорное теплоизоляционное муллитокремнеземистое стекловолокно марки МКРР-130, имеющее максимальную температуру применения 1150 °С. Оно представляет собой намотанный рулон, предварительно уплотненный в непрерывном потоке волокна толщиной 20 мм, шириной 600 мм, диаметром 400 мм и кажущейся плотностью материала 130 кг/м3.

МКРР-130 применяется для теплоизоляции нагревательных и термических печей и других тепловых агрегатов, а также для производства рубленого волокна марки РУВОЛ-М. Так же МКРР - 130 может использоваться для изготовления бумаги, плит, тормозных колодок, при производстве уплотнительных вставок, картонов гибкого и листового.

Теплоизоляционное волокно марки МКРР - 130 может использоваться лишь в защищенном от агрессивного воздействия слое футеровки. Поэтому при службе МКРР - 130 испытывает воздействие лишь одного фактора - высокой температуры. Слои футеровки показаны на рисунке 1.1.

1

2

3

1 - огнеупорная футеровка печи, 2 - слой теплоизоляции из волокна,

3 - металлический кожух

Рисунок 1.1 - Слои футеровки теплового агрегата

Основная проблема при службе волокнистой футеровки - это уменьшение объема из-за усадки, которая обусловлена процессами рекристаллизации и спекания, а также ростом кристаллов при высоких температурах.

При нагревании до 950-1050 °С в волокне происходит муллитизация. Игольчатый муллит оказывает армирующие действия, что позволяет волокну сохранить стабильность в течение определенного времени.

Футеровка из волокна снижает потери тепла через стенки на 10-11 и 35-45% соответственно в печах непрерывного и периодического действия и ее массу в 9-12 раз. При этом повышается производительность печей за счет увеличения объема печного пространства и сокращения общего цикла тепловой обработки. Например, использование волокнистой футеровки в электропечах сопротивления увеличивает срок их службы в 4 раза, при этом стабилизируются тепловые режимы обработки выпускаемой продукции, что обеспечивает улучшение их качества.

Снижение расхода топливо-энергетических ресурсов на 1% обходится в 2-3 раза дешевле, чем добыча эквивалентного количества топлива.

1.2 Показатели качества муллитокремнеземистого теплоизоляционного огнеупорного стекловолокна марки МКРР - 130

По ГОСТ 23619-79 на МКРР-130 распространяются следующие требования: указанные в таблице 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1 - Физико-химические показатели муллитокремнеземистого рулонного материала марки МКРР - 130

Наименование показателя

Норма для марки МКРР-130 высшей категории качества

Массовая доля Al2O3 на прокаленное вещество, не менее

Массовая доля Al2O3 +SiO2 на прокаленное вещество, % не менее

Изменение массы при прокаливании, % не более

Кажущая плотность, кг/м3, не более

Содержание не волокнистых включений, % не более, размером:

до 0,5 мм

0,5 мм и выше

Средний диаметр волокна, мкм, не более

51,00

97,00

0,25

130,00

не нормируется

3,00

4,00

Таблица 1.2 - Наименование материала, размеры и предельные отклонения

Наименование материала

Длина, мм

Ширина, мм

Толщина,мм

номин.

предел. отклонение

номин.

предел. отклонение

номин

предел. отклонение

Рулонный материал МКРР-130

5000-15000

±100

600-1400

±20

20, 30, 40

±5

1.3 Физико-химические основы производства муллитокремнеземистого теплоизоляционного огнеупорного стекловолокна марки МКРР - 130

Основными процессами, происходящими при получении муллитокремнеземистого волокна марки МКРР - 130 являются: смешение, плавка и раздув волокон.

Процесс смешения должен обеспечивать однородность массы по количеству составляющих материалов, зерновому составу и влажности. Анализ процесса смешения показывает, что излишнее время перемешивания не улучшает качество смеси, а только может вызвать процесс десмешения.

I

II

III

VC

ф

d

Рисунок 1.2 - Изменение коэффициента неоднородности в зависимости от времени смешения

Весь цикл смешения можно подразделить на три периода, указанных на рисунке 1.2. Процессу конвективного смешения соответствует I период, в ходе которого резко снижается коэффициент неоднородности и наблюдается усреднение объема смешиваемых компонентов на макроуровне. При дальнейшем смешении происходит процесс усреднения массы на более глубоком уровне, характерном для II периода, который называют диффузионным смешением. На этом процесс смешения, как правило, заканчивают, так как при дальнейшем перемешивании (III период) происходит досмешение.

Смешение сырьевых компонентов осуществляется в роторном смесителе в течение 1,5 - 3 минут до получения однородной массы.

Алюмосиликатные волокна системы Al2O3 - SiO2 имеют высокие температуры плавления (1900-1960). Пологий ход кривой ликвидуса обуславливает быстрое нарастание количества жидкой фазы при нагревании смесей, содержащих от 5,5 до 72% Al2O3, поэтому при температурах выше 1600 °С для составов, содержащих указанное количество Al2O3, количество жидкой фазы в системе будет быстро нарастать. Проследить это можно на рисунке 1.3.

В процессе плавки шихты в дуговой электропечи вследствие различия температур плавления SiO2 и Al2O3 и полной гомогенизации расплава не достигается и часть глинозема в виде шариков с расплавом вытекает из печи.

Рисунок 1.3 - Диаграмма состояния системы Al2O3 - SiO2 по Н. А. Торопову и Ф.Я. Галахову

Размер шариков (не волокнистых включений) зависит от дисперсности глинозема, состава шихты, температуры расплава, параметров энергоносителя, диаметра выпускного отверстия, гомогенности шихты и др. Если количество таких не волокнистых включений мало, то вязкость получаемого в печи расплава близка к вязкости исходного расплава; во всех остальных случаях она будет больше. Такую вязкость называют эффективной вязкостью (1 Па*с). Выпускное отверстие показано на рисунке 1.4.

1 - струя расплава, 2 - приемное отверстие, 3 - сопло, 4 - трубопровод

Рисунок 1.4 - Эжекционное сопло конструкции ВНИИСПВ

Образование нитей при встрече энергоносителя со струей расплава связывают со значительным уплотнением ударной волны газового потока, при котором происходит мгновенное изменение параметров энергоносителя: давление и температуры увеличиваются, а скорость потока уменьшается, в результате чего происходит дробление струи расплава, вытягивание волокон и образование многочисленных корольков. Для раздува расплава целесообразнее использовать перегретый пар с температурой 180-190 °С.

С уменьшением вязкости расплава толщина волокон уменьшается, а содержание не волокнистых включений возрастает. Увеличение диаметра струи расплава приводит к утолщению волокон и уменьшению количества не волокнистых включений. Существует критическое отношение вязкости к поверхностному натяжени...