Теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционные материалы применяются в качестве наружных слоев в футеровках электрических печей различного назначения. Как правило, их огнеупорность ниже 1580 ºС. К ним предъявляется ряд специфических требований: малые теплопроводность, плотность, теплоемкость, малая стоимость, удовлетворительная механическая и химическая стойкость, незначительная усадка. Материалы, соответствующие этим требованиям, обеспечивают существенное снижение потерь тепловой энергии через футеровку, не разрушаясь при этом. Теплоизолирующие свойства материалов определяются их химико-минеральной природой, плотностью и структурой.

Ассортимент применяемых теплоизоляционных материалов весьма разнообразен. По составу, зависящему от исходного сырья, они разделяются на органические и неорганические. В зависимости от технологии изготовления они бывают: волокнистые, ячеистые, зернистые, пластинчатые и смешанного строения. Подобно огнеупорам, они производятся формованными и неформованными. К формованным относятся плиты, маты, скорлупы, сегменты, блоки, кирпичи, цилиндры и т.д. К неформованным материалам относятся волокнистые ваты и рулоны, засыпки, бетоны, мастики и т.д.

По сжимаемости теплоизоляционные изделия подразделяются на: мягкие – М, полужесткие – П, жесткие – Ж, повышенной жесткости – ПЖ и твердые – Т. Аналогично, по плотности, кг/м³, они делятся на особо легкие – ОЛ (15, 25, 35, 50, 75, 100); легкие – Л (125, 150, 175, 200, 225, 300, 350) и тяжелые – Т (400, 450, 500, 600). В электрических печах сопротивления, как правило, применяются легкие материалы, тяжелые используются обычно в плавильных печах, а также в крупных печах сопротивления, если требуются повышенная прочность и надежность футеровки.

По теплопроводности при 25 ºС теплоизоляционные материалы подразделяются на малотеплопроводные (до 0,058 Вт/(мºС)), среднетеплопроводные (0.058…0,116 Вт/(мºС)) и повышенной теплопроводности (0,116 …0,180 Вт/(мºС)).

Основные характеристики наиболее часто применяемых теплоизоляционных материалов приведены в табл. 9.

Табл. 9

Основные характеристики часто применяемых теплоизоляционных материалов

Материал	Средняя плотность γ, кг/м3	Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м ∙ºС)	Максимальная температура применения, ºС
Диатомит необожженный (в кусках)	650	0,171 + 0,233∙10–3 tср	900
Диатомит обожженный (порошок)	500	0,105 +0,233∙10–3 tср	900
Кирпич диатомитовый марки 500	500	0,116 + 0,233∙10–3 tср	900
Плиты перлитовые	250	0,7 + 0,186∙10–3 tср	900
Плиты вермикулитовые	250	0,0814 + 0,233∙10–3 tср	600
Вата минеральная	150	0,0582 + 0,186∙10–3 tср	600
Вата каолиновая	300	0,0523 (при 100 ºС)	1100
Вермикулит обожженный (засыпка)	125	0,0698 + 0,233∙10–3 tср	1100
Перлит вспученный (засыпка)	150	0,0582 + 0,116∙10–3 tср	900

Минеральные волокна и минеральную вату получают из расплавов горных пород (базальта, перлита, андезита, гранита и др.) или из доменных шлаков. Волокна имеют стеклообразную структуру. Длина отдельных

волокон составляет от 2 до 60 мм, диаметр – от 2 до 50 мкм. Из минерального волокна (ваты) производят различные изделия в виде войлоков, шнуров, матов. В марке изделий указывается предельная плотность, кг/м³. Тип мата 1М, 2М, 3М зависит от вида обкладки.

Одной из разновидностей минерального волокна, получившей в настоящее время широкое распространение в качестве теплоизоляционного материала, является базальтовое волокно. Оно отличается весьма малым диаметром волокон, малой объемной массой и теплопроводностью, более высокой эластичностью по сравнению с обычной минеральной ватой. Основными видами изделий из базальтового волокна являются теплоизоляционный картон, холсты, маты, плиты. Характеристики базальтовых матов представлены в табл. 10.

Табл. 10