I. A térfogatsűrűség és a súly intuitív kapcsolata
A térfogatsűrűség (vagy egyszerűen "térfogatsűrűség") közvetlenül meghatározza az egységnyi térfogatra eső tömeget: minél kisebb a térfogatsűrűség, annál könnyebb az anyag; minél nagyobb a térfogatsűrűség, annál nehezebb az anyag. A kemence tervezésénél a súly gyakran elsődleges korlát, különösen a felfüggesztett vagy vékony falú{1}}részeknél, mint például a csövek, ülepítőkamrák és kémények. A túl nehéz bélések túlzott terhelést okozhatnak az acélszerkezeten, és még a kemence élettartamát is befolyásolhatják.
II. Kompromissz{1}}a térfogatsűrűség és a kopásállóság/szigetelés között
1. Szigetelési követelmények:Könnyű tűzálló öntvényekmagas porozitású és alacsony hővezető képességgel rendelkeznek; minél kisebb a térfogatsűrűség, annál jobb a szigetelő hatás. Az energiatakarékos teljesítmény akkor optimális, ha a térfogatsűrűség kisebb vagy egyenlő, mint 1,2 g/cm³; ha ez meghaladja az 1,3 g/cm³-t, a szigetelési teljesítmény jelentősen csökken.
2. Kopásállósági követelmények: A megnövekedett térfogatsűrűség növeli az aggregált részecskék közötti kötési pontok számát, ezáltal javítva az erózióval és a mechanikai kopással szembeni ellenállást. Az intenzív lángeróziónak kitett területeken, ha a térfogatsűrűség 1,3 g/cm³ alatt van, a felület hajlamos a porosodásra és hámlásra.
3. Általános egyensúly: Ha egy terület hőszigetelést és erózióállóságot is igényel, egy 1,5 g/cm³ térfogatsűrűségű "könnyű munkabélés" javasolt, amely egyensúlyba hozza a súlykorlátozásokat és a kopásállósági követelményeket.
III. Kulcsfontosságú feldolgozási pontok 1,5 térfogatsűrűségű könnyű öntvényekhez
1. Nyersanyag kiválasztása: Fő anyagként mesterségesen szintetizált könnyű adalékanyagokat (például könnyű mullitot és könnyű bauxitot) kell használni. Szigorúan tilos nehéz szennyeződések, például hulladéktégla és önthető hulladék hozzáadása; ellenkező esetben a sűrűség ellenőrizhetetlenné válik, és az erő csökken.
2. Ragasztórendszer: gyorsan-száradó és gyorsan{2}}keményedő adalékanyagokat-robbanásbiztos-szálakat (0,1%~0,15%)- kell bevezetni a zsugorodási feszültség eloszlatására; fémes szilícium (kevesebb, mint 2%) a magas hőmérsékletű oxidációval szembeni ellenállás javítása érdekében; és tiszta kalcium-aluminát cement (nagyobb vagy egyenlő, mint Al2O₃ 70%) a korai szilárdság biztosítása érdekében.
3. Szerkezeti teljesítmény: A víztartalom 12% ~ 14% között van szabályozva, a vibrációs áramlási érték 180 mm vagy annál nagyobb, ami biztosítja az önfolyó feltöltést összetett területeken; 24 órás bontási szilárdság Nagyobb vagy egyenlő, mint 4 MPa, megfelel a gyors sütési követelményeknek.
IV. Tipikus alkalmazások
1. Kémények és égéstermékek: A szigetelő és munkarétegként is funkcionáló 1,5 ömlesztett sűrű bélés 80 fok alatt tudja szabályozni a külső héj hőmérsékletét, és ellenáll a poros füstgáz súrlódásának.
2. Ültetőkamra teteje: Súlya korlátozott, de ki kell bírnia a részecskék visszapattanó hatását; az 1,5-ös sűrű bélés vastagsága 100-120 mm-re csökkenthető, így a tömeg több mint 35%-kal csökken a hagyományos nehéz anyagokhoz képest.
3. Meleglevegő-csatorna könyökök: A légáramlás iránya hirtelen megváltozik, nagy súrolási szöggel; az 1,5-ös sűrű bélés élettartama több mint 3 év, kétszerese az 1,2-es sűrű bélésnek.
V. Tiszta szigetelőelemekre vonatkozó ajánlások
A lángerózió vagy mechanikai kopás nélküli területeken, mint például a kemencefalak külső szigetelőrétegei és a csőszigetelő rétegek, a könnyű, 1,0–1,2 g/cm³ térfogatsűrűségű tűzálló öntvények előnyösek. A vastagságot termikus számítások alapján kell meghatározni. Általában minden 0,1 g/cm³ csökkentésnél egy 100 mm vastag bélés 10 kg/m²-rel csökkentheti a terhelést, ami 3–5%-kal növeli az energiamegtakarítást.
VI. Egyszerű minőségi megítélési módszerek
1. Megjelenés: Egységes keresztmetszet-, nincsenek 3 mm-nél nagyobb lyukak, és nem esik le a por a kézi dörzsöléstől.
2. Térfogatsűrűség: Helyszíni mintavétel és szárítás után a mért értéknek legfeljebb ±0,05 g/cm³-vel el kell térnie a névleges értéktől.
3. Szobahőmérsékletű nyomásállóság: 110 fokon 24 órás szárítás után a szilárdságnak nagyobbnak kell lennie, mint 8 MPa (1,5 térfogatsűrűség fokozat), biztosítva a 2%-nál kisebb törési arányt a szállítás és a telepítés során.
A könnyű tűzálló öntvények nem feltétlenül „minél könnyebbek, annál jobbak”, és nem feltétlenül „minél nehezebbek, annál tartósabbak”. Ehelyett egyensúlyt kell találni a súly, a hőszigetelés és a kopásállóság között az adott működési feltételek alapján. A tervezőknek először meg kell határozniuk a maximálisan megengedett terhelést és a maximális üzemi hőmérsékletet az egyes helyeken, majd fokozatosan ki kell választaniuk a térfogatsűrűség fokozatát a "hőmérséklet-erózió-súly" sorrendjének megfelelően. Végül az alapanyagok és az építési technikák aprólékos összehangolásával elérhető a hosszú élettartam, az alacsony energiafogyasztás és a könnyű burkolat átfogó célja.
