Clasificación de materiales refractarios ligeros y el principio de aislamiento térmico

Los refractarios livianos son refractarios con baja conductividad térmica y baja capacidad calorífica., También conocidos como refractarios aislantes..
Los refractarios livianos generalmente se caracterizan por una alta porosidad y una baja densidad aparente y, a menudo, se los denomina refractarios aislantes térmicos..
Tradicionalmente, Los refractarios livianos tienen poca resistencia a la erosión., fortaleza, y resistencia a la abrasión, por lo que generalmente no se utilizan directamente como materiales para superficies de trabajo., pero se colocan detrás de la superficie de trabajo como capa aislante. Sin embargo, cuanto más cerca esté el material refractario liviano de la cara de trabajo, mejor será su efecto de aislamiento térmico.
Con la mejora de los requisitos de ahorro energético y reducción de emisiones., el desarrollo e investigación de materiales refractarios ligeros y de alta resistencia, resistencia a altas temperaturas, y resistencia a la erosión, que se puede utilizar directamente en la cara de trabajo, han sido ampliamente enfatizados.

1. Clasificación de refractarios ligeros

La clasificación de los refractarios ligeros se puede dividir según su composición química., usar temperatura, la existencia de diferentes formas, y microestructura.

Según las diferentes composiciones químicas minerales, Los refractarios livianos se pueden dividir en materiales refractarios livianos de alúmina., Materiales refractarios ligeros con alto contenido de alúmina., materiales refractarios ligeros de mullita, materiales refractarios ligeros de sílice, materiales refractarios ligeros de arcilla, materiales refractarios ligeros de vermiculita y materiales refractarios ligeros de tierra de diatomeas.
Los refractarios livianos también se pueden dividir según el uso de temperatura., el uso de refractarios livianos es la temperatura a la cual la contracción al volver a cocer no es mayor que 1% a 2%.

Ladrillo ligero de mullita

Según el uso de la división de temperatura., Los refractarios livianos se pueden dividir en refractarios livianos de baja temperatura. (usar temperatura <600 ℃), refractarios ligeros de temperatura media (usar temperatura 600 ~ 1200 ℃), y refractarios ligeros de alta temperatura (usar temperatura > 1200 ℃). Los refractarios ligeros de alta temperatura son los materiales aislantes térmicos más utilizados en los hornos industriales..

Según la existencia de la forma de división., Los refractarios livianos se pueden dividir en polvo granular., conformado, fibra, y refractarios ligeros compuestos.

Módulo de fibra de mullita policristalina

Además, según las características estructurales, Los refractarios livianos también se pueden dividir en tipo estructural continuo de fase gaseosa., tipo estructural continuo de fase sólida, y tipo estructural continuo de fase sólida y fase gaseosa.

2. Principio de aislamiento térmico de refractarios ligeros

Los refractarios livianos se preparan según el principio básico de reducir la conductividad térmica del material..
Dado que los refractarios livianos contienen muchos huecos, La forma de transferencia de calor a través de refractarios livianos es la transferencia de calor en fase sólida y en fase gaseosa..
La forma de transferencia de calor en fase sólida es principalmente la conducción., mientras que una forma de transferencia de calor en fase gaseosa es más compleja: Calor de la zona de alta temperatura al proceso interno de los materiales aislantes., en el proceso de tocar los orificios de aire antes de que se produzca el papel de conducción de calor en la fase sólida.
Después de encontrar los poros, La vía de transferencia de calor se vuelve dos y continúa transfiriéndose a través de la fase sólida y los poros.. Para la parte de la transferencia de calor que continúa a través de la fase sólida., La distancia de la ruta de transferencia de calor aumenta considerablemente debido al cambio en la dirección de conducción., es decir., la resistencia térmica aumenta.
El calor transferido a través de los estomas se conduce a través del gas., transferencia de calor por convección, y transferencia de calor por radiación.

(1) Conduccion de calor: normalmente, La conductividad térmica del gas es muy pequeña., y la mayor parte del gas en los poros internos de los materiales refractarios livianos es aire.. La conductividad térmica del aire es mucho menor que la de los materiales sólidos.. Por lo tanto, el calor conducido a través de los poros es muy pequeño.

(2) Transferencia de calor convectiva: La transferencia de calor por convección se produce principalmente a través del flujo de gas.. Como la mayoría de los refractarios livianos en el poro son muy pequeños, El flujo de aire en el poro se verá muy restringido., y el caudal de gas es muy pequeño, entonces la transferencia de calor también es muy pequeña.
Cuanto menor sea la apertura del poro, menor fluidez del aire en el poro, y cuanto menor sea la cantidad de líquido transferido por convección.
Cuando la apertura del poro es más pequeña que el poro de las moléculas de gas en el movimiento del rango libre, las moleculas del gas dejan de moverse, ya no hay calor a través de la transferencia de convección de gas.

(3) transferencia de calor por radiación: porque la mayor parte del gas de poro refractario liviano para el aire, y las moléculas de gas son en su mayoría N2 y O2.. Son estructuras moleculares simétricas de tipo doble átomo..
Este tipo de moléculas de gas tiene una capacidad relativamente pobre para absorber y emitir radiación..
Por lo tanto, La transferencia de calor por radiación a través del poro se realiza principalmente a través de la pared de alta temperatura del poro hacia la pared de baja temperatura para la radiación.. Pero en general, la transferencia de calor por radiación a través de los poros no es muy grande.

Se puede observar que la existencia de poros sobre la capacidad de aislamiento térmico refractario liviano es de gran ayuda., en muchos casos, El diseño de materiales aislantes térmicos se centra en la introducción de poros para llevar a cabo.