ТЕРМОИЗОЛЯЦИОННАЯ МАССА Российский патент 1997 года по МПК C04B28/26 C04B38/00 C04B38/00 C04B18/26 C04B18/20 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано при строительстве и капитальных ремонтах доменных печей.

Целью изобретения является замена слоя термоизоляции между кожухом и охлаждаемыми элементами, включающей дефицитные компоненты, термоизоляционной массой с достаточно высокими термоизоляционными свойствами, изготовленной из дешевых, недефицитных компонентов.

Известным термоизоляционным материалом является асбест. Термоизоляция кожуха осуществляется путем укладки нескольких слоев асбестового картона на внутренней поверхности кожуха. Эти листы склеиваются между собой и приклеиваются к кожуху печи жидким натровым стеклом.

Асбестовый картон в качестве термоизоляции указан в проектной документации института НПО "Энергосталь", который является головным в области охлаждения металлургических печей, а также в технических условиях на устройство крупноблочных панелей, выпущенных фирмой "Домна" [1]
Недостатком данного термоизоляционного материала является то, что при укладке листового асбеста он ломается, крошится, образуя при этом асбестовую пыль, которая вредна для здоровья людей. Время укладки термоизоляции из листового асбеста велико. Это влечет за собой увеличение длительности ремонта доменных печей. Кроме того, асбест в настоящее время стал дефицитным материалом.

Известно также большое количество рецептов для приготовления термоизоляционных масс на основе асбеста. Например, в известном изобретении [2] предложена композиция состава, мас.

Жидкое стекло 26-29
Асбест низкого сорта 36-39
Кварцевый песок фракции 0,14-0,63 Остальное
Данный материал после нанесения на поверхность кожуха нужно сушить и затем подвергать термообработке при 420-460^oC.

Недостатком данной термоизоляции является необходимость термообработки, которая в условиях строительства и ремонта доменных печей крайне сложна. Кроме этого, в состав термоизоляции входит асбест, который является дефицитным материалом и вредным для здоровья людей.

Известна также термоизоляционная масса под названием асбестит. Асбестит технологичней листового асбеста, но он включает асбест, который при приготовлении массы необходимо измельчить. При этом образуется вредная асбестовая пыль. Поэтому применение асбестита требует специальных условий (аспирации и очистки выбросов от пыли).

Известна также термоизоляционная масса, принятая нами за прототип [3] Состав этой массы, мас.

Огнеупорная глина 15-20
Молотый кокс 30-50
Древесные опилки 20-30
Селитра натровая 15-20
Жидкое стекло в качестве связующего
К недостаткам данной массы относится наличие натровой селитры. Как известно, в зазоре между кожухом и холодильниками шахты доменной печи (при повреждении чугунной замазки между холодильниками) циркулирует горячий доменный газ, который расплавит селитру и приведет к реакции окисления (селитра хороший окислитель) горючих компонентов массы (молотый кокс, опилки).

Для исключения недостатка, свойственного аналогу, предложена теплоизоляционная масса состава, мас.

Жидкое стекло 30-32
Огнеупорная глина 50-55
Древесные опилки 18-20
Вода сверх 100% до рабочей консистенции
Масса указанного состава отличается рядом преимуществ.

По сравнению с аналогом она не включает натровую селитру, которая при воздействии горячего доменного газа будет окислять горючие компоненты массы (молотый кокс и древесные опилки). Поэтому предлагаемая масса в условиях работы доменной печи более надежна.

По сравнению с другими термоизоляционными массами она дешевле, не содержит дефицитных материалов (асбеста) и приготовление ее не требует специальных мер по защите атмосферы.

Соотношение между компонентами (состав) предлагаемой термоизоляционной массы было подобрано с выполнением следующих требований:
1. Масса должна быть достаточно прочной, не рассыпаться и не растрескиваться после высыхания. Это обстоятельство особо важно для ее применения при ремонте и строительстве доменных печей.

2. Масса должна обладать высокими термоизоляционными качествами. Теплопроводность ее не должна превышать 0,3 Вт/мК.

3. Масса должна быть технологичной при изготовлении и при нанесении на термоизолируемую поверхность.

В таблице приведены исследованные нами составы термоизоляционной массы на предмет определения механических характеристик (прочность, рассыпчатость, растрескивание) и выбора наиболее подходящего состава.

Предпочтение заслуживает состав, соответствующий образцам 7 и 8 (см. таблицу).

Далее были определены теплопроводности выбранных нами образцов (7 и 8). Теплопроводность после высушивания составляет 0,3-0,4 Вт/мК. После нагрева массы до 200-250^oC теплопроводность ее понижается до 0,2-0,3 Вт/мК. Снижение теплопроводности связано с удалением части летучих компонентов из опилок и уменьшением их объема, что приводит к образованию газовых зазоров между зернами древесины и наполнителем (огнеупорная глина).

Таким образом, выбранный нами состав теплоизоляционной массы является оптимальным.

В результате дополнительных исследований и пробных замесов термоизоляционной массы оказалось целесообразным содержание огнеупорной глины принимать в пределах 50-55% Эта величина введена нами в формулу изобретения.

Предлагается следующий состав термоизоляционной массы, мас.

Жидкое натровое стекло плотностью 1,4-1,5 30-32
Огнеупорная глина в виде порошка 50-55
Древесные опилки 18-20,
вода сверх 100% для получения концентрации, удобной для производства работ.

Предлагаемая нами термоизоляционная масса готовится следующим образом. Отмеренное количество опилок и огнеупорной глины в виде порошка смешивается в бетономешалке. Затем в бетономешалку загружают жидкое стекло и воду. Перемешивают до получения густой однородной массы. Масса готова к употреблению.

При разогреве и эксплуатации доменной печи термоизоляционная масса работает следующим образом.

При разогреве доменной печи происходит постепенное удаление влаги из термоизоляционной массы. В начальный период работы доменной печи, пока огнеупорная кладка печи еще не разрушена, температура слоя термоизоляции при водяном охлаждении находится в пределах 60-80^oC, а при испарительном охлаждении 100-120^oC. После разрушения огнеупорной кладки температура чугунных плитовых холодильников (а при применении бетонированных панелей материала панелей) повышается.

В результате температура слоя термоизоляционной массы тоже увеличивается и достигает 150-200^oC.

В случае резко выраженного периферийного хода печи температура слоя термоизоляции может повышаться до 250^oC, а при частичном отключении охлаждающих труб холодильников до 400^oC. В последнем случае древесные опилки обуглятся (закоксуются) и термоизоляционные свойства слоя несколько улучшаются (уменьшится теплопроводность). При отключении от охлаждения большой поверхности шахты термоизоляционная масса полностью разрушается. Однако при аварийном отключении холодильников (или охлаждающих скоб) неизбежно включается наружный полив кожуха, при котором термоизоляция кожуха не имеет никакого значения.

Таким образом, предложенная термоизоляционная масса имеет следующие преимущества:
низкую стоимость и отсутствие дефицитного, экологически вредного асбеста;
хорошие термоизоляционные свойства;
простоту изготовления;
высокую технологичность при выполнении работ во время ремонтов и строительстве новых доменных печей.

Термоизоляционная масса может также найти применение при термоизоляции теплопроводов и конструктивных элементов теплообменных устройств (корпусов, арматур и пр.).

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству. Состав массы для термоизоляции между кожухом печи и холодильниками из крупноблочных бетонированных панелей содержит, мас.%: жидкое стекло 30-32, огнеупорная глина 50-55, древесные опилки 15-20, вода - сверх 100% от рабочей консистенции. Теплопроводность термоизоляции 0,3 Вт/мК. 1 табл.

Термоизоляционная масса преимущественно для заполнения зазора между кожухом доменной печи и охлаждаемыми элементами, включающая жидкое стекло, древесные опилки, огнеупорную глину, отличающаяся тем, что она содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.

Жидкое стекло плотностью 1,4 1,5 г/см³ 30 32
Огнеупорная глина порошкообразная 50 55
Древесные опилки 18 20
Вода До получения консистенции удобной для работын