Алюмосиликатные СВС-материалы для защиты тепловых агрегатов от воздействия высоких температур

• Автор: Капустин, Роман Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 144 с. : ил.

1 Современное состояние работ по созданию огнеупорных и теплоизоляционных материалов для футеровки тепловых агрегатов
1.1 Защита тепловых агрегатов от воздействия высоких температур
1.1.1 Общие сведения о футеровке тепловых агрегатов
1.1.2 Общие сведения об огнеупорных и теплоизоляционных материалах. Состояние мирового производства
1.1.3 Классификация огнеупорных и теплоизоляционных материалов
1.1.4 Современные тенденции в производстве огнеупорных и теплоизоляционных материалов для машиностроительной промышленности и металлургии.
1.2 Характеристики и области применения основных типов современных огнеупоров и легковесов по химико-минеральному составу
1.3 Алюмосиликатные огнеупорные и теплоизоляционные материалы
1.3.1. Шамотные, полукислые и каолиновые огнеупоры
1.3.2 Изделия высокоглинозёмистые и глинозёмистые
1.3.3, Волокнистые алюмосиликатные материалы
1.3.4 Неформованные алюмосиликатные огнеупоры
1.4. Метод самораспространяющегося высокотемпературного синтеза для изготовления керамических огнеупорных и теплоизоляционных материалов.
1.4.1 Общие сведения об СВС, возникновение и развитие
1.4.2 Свойства и преимущества СВС-процессов
1.4.3 Технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза
1.4.4 Схема и химические классы СВС-процессов
1.5 Создание новых алюмосиликатных муллитовых огнеупорных и теплоизоляционных материалов и изделий методом СВС.
• 1.5.1 Актуальность разработки новых огнеупорных материалов
1.5.2 Современное состояние работ по созданию огнеупорных и теплоизоляционных СВС-материалов на основе А1
1.5.3 Основные виды современных алюмосиликатных (АС) огнеупорных и легковесных СВС-материалов муллитового состава,области применения
1.6 Технология защиты футеровки тепловых агрегатов
1.7 Цели и задачи исследования
2 Материалы и методики исследования
2.1 Применяемые материалы
2.1.1 Алюмотермитные материалы марок М-1, КР-1 и серии ВБФ
2.1.2 Связующие: жидкое натриевое стекло и ортофосфорная кислота
2.1.3 Лента термохимическая марки ЛТХ
2.2 Методики исследований
2.2.1 Методика расчёта термодинамического равновесия и конечного состава продуктов в программе ІЗМАИ-ТНЕКМО
2.2.2 Разработка методики определения оптимального состава шликеров
2.2.3 Разработка методики определения влажности
2.2.4 Методика определения линейной усадки образцов
2.2.5 Методика определения потери плотности
-2.2.6 Методика определения прочности образцов на сжатие
2.2.7 Рентгеноструктурный анализ образцов
2.2.8 Растровая электронная микроскопия
2.2.9 Методика определения температуры горения составов
3 Экспериментально-теоретическое исследование процесса синтеза мул-литовых структур в алюмосиликатных СВС-материалах (АС-материалах)
3.1 Теоретические расчёты параметров процесса синтеза
3.1.1 Расчёт адиабатической температуры синтеза АС-материалов
3.1.2 Расчет параметров горения состава марки М-1 и определение зависимости конечного состава его продуктов от температуры инициирования состава с помощью программы ІЗМАІЧ-ТНЕКМО
3.2 Экспериментальные исследования влияния температуры нагрева на закономерность образования муллитовых структур в покрытии М
3.3 Синтез муллитового покрытия на основе сухой смеси состава М-1 методом поверхностного нагрева от термохимического источника тепла
3.4 Выводы по результатам исследований
4 Экспериментальные исследования свойств теплозащитных и огнеупорных алюмосиликатных СВС-материалов серии ВБФ
4.1 Влияние температуры термической обработки на структуру и физикомеханические свойства жаростойких ячеистых АС-материалов серии ВБФ
4.2 Влияние вязкости шликеров (жидко-вязких растворов) на плотность и прочностные свойства теплоизоляционного ячеистого материала 90 ВБФ-650.
4.3 Выводы по результатам исследований 93 5 Разработка технологий защиты тепловых агрегатов от воздействия вы- ^ соких температур алюмосиликатными СВС-материалами
5.1 Усовершенствование технологии футеровки тепловых агрегатов огнеупорными и теплоизоляционными АС-материалами с использованием 94 методики экспресс-анализа на всех стадиях их подготовки и применения
5.1.1 Общие положения
5.1.2 Разработка технологии футеровки тепловых агрегатов и изготовления изделий из вспучивающихся ячеистых теплоизоляционных АС- 95 материалов серии ВБФ.
5.1.3 Усовершенствование технологии применения композиции ша-мот+ОКП марки М-1 в футеровке тепловых агрегатов
5.2 Разработка технологии изготовления композиционного материала шамот+М-1 с синтезом в поверхностном слое муллитовых структур и ко
рунда
5.3 Выводы
Основные результаты и выводы
Список использованной литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Методика экспресс-анализа физико-механических характеристик алюмосиликатных огнеупорных и теплоизоляционных СВС-материалов на всех стадиях их подготовки и применения в футеровке тепловых агрегатов
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Технологическая инструкция по нанесению огнеупорного защитно-упрочняющего оксидно-керамического покрытия марки М-1 на футеровку тепловых агрегатов с обеспечением синтеза муллитовых
структур и корунда поверхностным нагревом термохимической лентой ЛТХ
ПРИЛОЖЕНИЯ В. Акт использования результатов диссертационной работы Капустина Романа Дмитриевича «Алюмосиликатные СВС-материалы для защиты тепловых агрегатов от воздействия высоких температур»
Применяется в качестве жидкого связующего компонента для приготовления жидко-вязких растворов (шликеров) огнеупорных алюмосиликатных СВС-материалов на основе сухих технологических смесей серии ВБФ.
Технические характеристики:
- Внешний вид — слабоокрашенная жидкость (слабо-желтая или желтая)
- Массовая доля ортофосфорной кислоты, %, не менее 73,0
- Массовая доля сульфатов, %, не более 0,35
- Массовая доля железа (Бе), %, не более 0,04
- Массовая доля металлов сероводородной группы (РЬ), %, не более 0,001
- Массовая доля мышьяка, %, не более 0,0005
- Массовая доля фтористых соединений (Р), %, не более 0,005
- Массовая доля трибутилфосфата, %, не более 0,0005
- Массовая доля взвешенных частиц, %, не более 0,05
2.1.3 Лента термохимическая марки ЛТХ
Лента термохимическая представляет собой гибкий пиротехнический элемент. В соответствии с ТУ выпускается двух типоразмеров: ЛТХ100 -1500x100x10 мм и ЛТХ200 - 1500x200x10 мм. При необходимости может выпускаться практических любых типоразмеров. Основой ленты является железоалюминиевый термит марки ТИ-5М.
Основные характеристики ленты термохимической ЛТХ-100:
Скорость горения - 0,13 м/мин
Температура горения - не менее 2000°С
Теплотворная способность - 3 МДж/кг.
Термохимическая лента может быть использована для инициирования СВС-процесса на вертикальной криволинейной поверхности, так как она достаточно гибкая и может быть закреплена на поверхности.
Предварительные расчёты разработчиков показывают, что выделяемого тепла при условии соответствующей теплоизоляции объекта хватает на прогрев поверхностного слоя на глубине ~ 10 мм до температуры ~ 1800°С.