Ваша піч нагрівається вище, ніж може витримати мулітова ізоляційна цегла?

Існує особливий вид пошкодження футеровки печі, якому не приділяється достатньо уваги - не драматичний колапс, не розтріскана гаряча поверхня, а повільна, непомітна усадка, яка відбувається, коли ізоляційна цегла використовується при температурі трохи вище номінальної протягом місяців або років.

Стики розширюються на міліметр-два. Тепло починає виходити через щілини, а не через цеглу. Температура оболонки підвищується. Енергоспоживання повзе вгору. Команда технічного обслуговування виправляє прогалини та припускає, що виправлення виконано. Потім, через півроку, повторюється те ж саме.

У більшості випадків основна причина проста: було вказано неправильний клас JM для фактичної робочої температури в цій зоні. JM23, де належить JM26. JM26 проштовхнуто на територію, яка вимагає JM28. Іноді протилежний - JM30 вказується на всій підкладці, коли більшість зон потребує лише JM26, додаючи непотрібних витрат без додавання необхідної продуктивності.

JMмуллітова ізоляційна цеглаСерія існує саме для того, щоб запобігти обидві помилки. Але це працює лише тоді, коли оцінка відповідає зоні.

Що насправді означає «JM».

Позначення JM походить від серії Insulating Firebrick (IFB) компанії Morgan Thermal Ceramics, яка встановила галузеву-стандартну класифікацію, яка зараз використовується виробниками в усьому світі. Число після "JM" не є довільним - воно кодує максимальну робочу температуру в сотнях градусів за Фаренгейтом згідно з ASTM C155:

JM23 → 2300 градусів F →1260 градусів

JM26 → 2600 градусів F →1430 градусів

JM28 → 2800 градусів F →1540 градусів

JM30 → 3000 градусів F →1650 градусів

Ця номінальна температура є максимальною на гарячій поверхні цегли - поверхні, яка безпосередньо піддається впливу атмосфери печі або джерела тепла. Це не середнє значення, не паспортна табличка печі, і не температура, виміряна на зовнішньому корпусі. Печ з номінальною температурою 1400 градусів не обов’язково всюди потребує JM28; фактична температура на кожному шарі цегли залежить від конструкції облицювання, товщини та положення.

Теоретично система класифікації чиста. На практиці помилка полягає в тому, що для вибору марки майже завжди використовується пікова потужність печі, а не фактична температура поверхні цегли. Ці два-кроки - вимірюють реальну температуру на поверхні цегли, а потім обирають марку -, де трапляється більшість помилок у специфікаціях.

З чого складається кожен клас і чому це важливо

Усі марки JM є легкою ізоляційною цеглою. Вони мають загальний метод виробництва: органічний матеріал (зазвичай тирса, полістирол або подібні речовини для вигоряння) змішується з керамічною партією перед випалюванням. Під час спікання органіка згорає і залишає однорідну пористу структуру. Саме ця контрольована пористість - утримує повітря в закритих порах - і робить цеглу JM такими ефективними ізоляторами.

Сорти відрізняються за вмістом глинозему, рівнем пористості та щільністю, що є результатом цих виборів.

JM23містить більше або дорівнює 42% Al₂O₃ і займається до об'ємної щільності приблизно 0,55–0,65 г/см³. Висока пористість дає йому найнижчу теплопровідність у серії - приблизно 0,28–0,35 Вт/м·K при 1000 градусів - і робить його найлегшим для використання та встановлення. При температурах вище 1260 градусів, його матриця починає розвивати постійну усадку, тому що залишилася склоподібна фаза зв'язку розм'якшується. Ця усадка не відновлюється.

JM26збільшується до рівня більше або дорівнює 45% Al₂O3 та об'ємної щільності 0,75–0,85 г/см³. Вища щільність означає трохи вищу теплопровідність (~0,38–0,45 Вт/м·K при 1000 градусів) і кращу механічну міцність. Він витримує тривалу температуру до 1430 градусів без істотної постійної зміни розмірів. Це марка, яка охоплює більшість застосувань у промислових печах - не тому, що вона «середня», а тому, що більшість керамічних, термообробних і нафтохімічних печей фактично працюють у діапазоні від 1100 градусів до 1400 градусів на поверхні цегли.

JM28підвищує Al₂O₃ до 60% більше або дорівнює, а щільність до 0,85–1,0 г/см³. Вищий вміст глинозему спрямовує більшу частину матриці до фази муліту, зменшуючи залишкову скляну фазу, яка розм’якшується під дією тривалої високої температури. Це має значення практично при температурі вище 1400 градусів, де скляна фаза JM26 починає показувати-залежну від часу деформацію. JM28 зберігає свою геометрію при температурах, при яких JM26 не зберігає. Теплопровідність трохи вища (~0,45–0,55 Вт/м·К при 1000 градусів) - компроміс-для щільнішої та міцнішої структури.

JM30досягає більше або дорівнює 70% Al₂O3 та щільності 0,95–1,10 г/см³. При цьому вмісті оксиду алюмінію муліт є домінуючою кристалічною фазою з дуже невеликою кількістю залишкового скла. Цегла зберігає стабільність розмірів до 1650 градусів. Він щільніший, важчий і дорожчий, ніж нижчі сорти, і його теплопровідність (~0,50–0,60 Вт/м·К при 1000 градусів) відображає це. JM30 існує для зон, де JM28 не може надійно вижити - не як загальне оновлення в усіх напрямках.

Невдача, яка трапляється, коли оцінки не збігаються

Використання сорту нижче температури зони

Візьміть JM23 у зоні, яка регулярно досягає 1350 градусів на цегляній поверхні. Специфікації ASTM для JM23 допускають максимальну постійну лінійну зміну 0,5% після витримки при 1260 градусів протягом зазначеного періоду випробування. При 1350 градусах швидкість усадки вища і продовжується з часом. Через кілька місяців цегла помітно зменшилася. Суглоби розкрилися. Гарячий газ знаходить шлях найменшого опору через ці проміжки, минаючи ізоляційну цеглу та безпосередньо нагріваючи оболонку.

Це не драматичний провал. Немає диму, жодних видимих ​​пошкоджень ззовні. Але термообстеження розповідає історію: гарячі точки оболонки, де утворилися щілини, рахунки за енергію збільшуються, а футерівка потребує часткової заміни набагато раніше графіка.

Використання сорту набагато вище того, що потрібно зоні

JM30 у резервному шарі, що працює при 900 градусах. У термічному плані він добре працює - легко в межах рейтингу. Але ви заплатили за здатність 1650 градусів, яка вам не потрібна. JM23 за цієї температури забезпечив би трохи кращу ізоляцію на одиницю товщини, меншу вагу конструкції печі та значно нижчу вартість матеріалу. На великій площі облицювання різниця у вартості між JM23 і JM30 при однаковій товщині збільшується до числа, яке змінює економіку проекту.

Перевищення-специфікації не є запасом безпеки. Це бюджетна помилка, яка не забезпечує операційної вигоди.

Як визначити, який клас потрібен вашій зоні

Дерево рішень є простим, якщо ви маєте правильні вхідні дані.

Крок 1: Знайдіть фактичну температуру на гарячій поверхні цегли

Це не робоча температура печі. Це задана температура на поверхні цегли. Якщо цегла є гарячою футерівкою, це температура атмосфери печі в цій зоні. Якщо цегла знаходиться за щільним вогнетривким шаром, це температура межі розділу - температура задньої частини щільного шару, де починається цегла JM.

Температуру межі розділу можна розрахувати з конструкції облицювання за допомогою формул теплового опору або виміряти безпосередньо за допомогою вбудованих термопар в існуючу установку. Для нових конструкцій вимагайте термічного аналізу від проектувальника вашої печі. Для замовлень на заміну існуючого обладнання найнадійнішими вхідними даними є дані термопар з попередніх кампаній.

Крок 2: Зіставте температуру поверхні цегли з маркою

Додайте запас міцності в один клас, якщо: вимірювання температури є неточним, піч працює на піковій температурі протягом тривалого періоду часу, або в зоні є історія раннього руйнування футеровки.

Крок 3: Підтвердьте положення цегли в облицюванні

Гаряче обличчя проти резервного копіювання – це не лише питання температури. Це впливає на механічні вимоги. Цегла JM, яка використовується як гаряча поверхня, безпосередньо піддається впливу атмосфери печі та будь-якого конвективного або променистого тепла від шихти. Він має витримувати температуру, протистояти хімічному впливу атмосфери та -, якщо на коронці чи арці - нести певне структурне навантаження.

Цегла JM, яка використовується як резервна, захищена від атмосфери щільним гарячим лицьовим шаром. Його температура нижча, його механічна вимога нижча, а його хімічний вплив обмежений. Вибір класу для резервного обслуговування майже завжди на один клас нижчий, ніж для обслуговування гарячого вибою в тій самій зоні печі.

Де насправді використовується ізоляційна цегла JM Mullite

Керамічні печі - тунель і човник

Найбільш поширене застосування. Керамічні тунельні печі обпалюють порцеляну, технічну кераміку та вогнетривкі вироби при температурі від 1200 до 1400 градусів. Підкладка зазвичай поєднує JM26 або JM28 як гарячу поверхню з JM23 як резервний шар. На настилах вагонів печі використовується JM26 або JM28 для поверхні гарячої поверхні, при цьому нижня поверхня піддається лише впливу навколишнього середовища під час завантаження.

Обладнання з - партійним-випалюванням у переміщуваних печах, яке використовується для меншої кераміки та спеціального виробництва, - змінює цикл між кімнатною температурою та максимальною температурою випалу кілька разів на тиждень. Швидкий термоцикл робить стабільність розмірів важливою. JM26 справляється з цим добре; варіація низької пористості в виробничій партії є більш важливою, ніж у безперервній експлуатації.

Печі для термообробки та відпалу

Печі для термообробки металевих деталей - для нормалізації, відпалу, зняття напруги - зазвичай працюють при 700–1100 градусах. JM23 часто підходить для гарячого обличчя в цих програмах. При 900 градусах і нижче перевага ізоляції JM23 перед JM26 вартує нижчої температури.

Лінії безперервного відпалу для смугової сталі та алюмінію нагріваються до температури 1100–1200 градусів. JM23 на гарячій поверхні ризикує довготривалою-усадкою у верхньому діапазоні температур; JM26 — безпечніший вибір.

Нагрівачі та риформери для нафтохімічних процесів

Печі для крекінгу етилену, водневі риформінги та нагрівачі гідрокрекінгу працюють при температурах процесу, які досягають 1000 градусів до 1200 градусів на вогнетривкій поверхні, з вищими температурами оболонки труб. JM26 або JM28 використовуються в радіаційній секції гарячої поверхні та резервних шарах залежно від зони. Хімічна атмосфера - умови відновлення, водень, сліди сірки - повинні бути перевірені на хімічний склад цегли; стандартна мулітова цегла працює прийнятно в більшості нафтохімічних атмосфер, але для агресивних середовищ гарантується чітке підтвердження від постачальника.

Регенератори скловарних печей

Верхні зони контрольних камер регенератора скляної печі досягають 1200 градусів до 1300 градусів. JM26 і JM28 використовуються в цих зонах, з JM23 у нижчих-температурних секціях. Атмосфера скловарної печі переносить пари натрію та калію, які атакують алюмосилікатні вогнетриви. У регенераторах, де вплив лугу значний, положення резервного шару -, захищене від прямого контакту з атмосферою -, є відповідним місцем дляЦегла ЖМ. Застосування гарячої поверхні в -багатих лугами зонах потребує чіткого обговорення з постачальником складу та даних випробувань на хімічну стійкість.

Печі гарячого дуття

Печі з гарячим дуттям використовують цеглу JM головним чином у нижньо-температурних секціях камери шашки та як резервну ізоляцію в зонах стінок подалі від зон горіння-з найвищою температурою. Купол і верхнє склепіння, які працюють при нахилі від 1300 до 1400 градусів під структурним навантаженням, зазвичай це щільна цегла - низька повзучість, високий глинозем абосилікатна цегла-, а не ізоляційну цеглу JM, якій бракує механічної міцності для-несучих арок за таких температур.

JM Brick проти керамічного волокна в одній ролі

Покупці часто порівнюють мулітову ізоляційну цеглу JM іковдра з керамічного волокнаабо дошку для того самого положення ізоляційного шару. Порівняння виникає тому, що обидва продукти мають однакову теплопровідність у тому самому діапазоні температур і обидва легші порівняно зі щільними вогнетривами.

Рішення залежить не від теплових характеристик -, а від механічної поведінки та контексту встановлення.

Вибирайте мулітову ізоляційну цеглу JM, коли:

Шар повинен нести навантаження на стиснення (цегляна кладка над ним, вінець, арка)

Піч працює безперервно протягом тривалого часу з рідкісними циклами

Для встановлення потрібна газонепроникна поверхня, покрита розчином

Зона має механічні обмеження для доступу, що ускладнює або ймовірно порушує встановлення волоконної ковдри

Цільовим терміном служби є 5–10+ років без заміни футеровки

Виберіть ковдру або дошку з керамічного волокна, коли:

Шар не несе навантаження, а підкладка - це вертикальна або горизонтальна стеля з волокнистими шпильками

Печ часто змінює - щодня або більше - між температурою навколишнього середовища та робочою температурою

Швидке встановлення та легкий польовий ремонт важливіші за тривалий термін експлуатації

Температура нижче 1200 градусів, а економія енергії через низьку провідність волокна виправдовує його коротший термін служби

Тривалість відключення для майбутнього обслуговування має бути зведена до мінімуму

Поєднання щільної гарячої поверхні з ізоляційною цегляною підкладкою JM або щільної гарячої поверхні з підкладкою з керамічного волокна за нею є поширеним у добре-продуманих промислових печах. Кожен шар робить те, що вміє найкраще. Помилка полягає в тому, що один матеріал виконує роботу обох.

Що потрібно підтвердити перед розміщенням замовлення

Специфікація постійної лінійної зміни та температура випробуванняКожна специфікація класу JM включає максимальну постійну лінійну зміну - дозволену усадку після замочування за номінальної температури. Для JM26 це зазвичай менше або дорівнює 0,5% після 12 годин при 1430 градусах. Попросіть результат тестування конкретної виробничої партії, а не лише номінальні характеристики. Постачальник, який може вказати лише стандартне значення без фактичних даних випробувань із виробництва, не є постачальником для критичних застосувань.

Теплопровідність при робочій температурі, а не кімнатнійТеплопровідність теплоізоляційної цегли збільшується з температурою. Показники провідності кімнатної{1}}температури не є корисними для проектування облицювання. Запит даних про провідність у повному робочому діапазоні - щонайменше при 400 градусах, 800 градусах і 1000 градусах. Значення при робочій температурі визначають фактичні втрати тепла та температуру корпусу, які інженер проекту повинен перевірити.

Допуски на розміри для конкретної форми цеглиСтандартні прямокутні цегли мають ширші діапазони допусків, ніж арочні або клинові. Для настилів вагонів печі та корон, де геометрична точність впливає на рівномірність тепла, вимагайте звіт про перевірку розмірів для конкретних замовлених форм. Відхилення у висоті понад ±2 мм для багатошарових застосувань спричиняють нерівні шви та різну товщину ізоляції.

Хімія для хімічно агресивних атмосферУ стандартних специфікаціях цегли JM зазначено вміст Al₂O₃ та SiO₂. Для застосувань зі значним впливом лугу, сірки або відновної атмосфери попросіть повний хімічний аналіз, включаючи Fe₂O₃, TiO₂, CaO, Na₂O та K₂O. Домішки, які утворюють низько{2}}фази плавлення в контакті з атмосферою печі, визначають хімічну стійкість так само, як і номінальна температура.

Сумісність розчинуЦегла JM монтується на ізоляційний вогнетривкий розчин, не щільний вогнетривкий розчин. Розчин повинен відповідати температурним характеристикам цегли та температурному розширенню. Розчин із невідповідним коефіцієнтом розширення трісне на швах під час першого циклу нагрівання, незалежно від того, наскільки добре працює сама цегла. Запитуйте рекомендації постачальника щодо розчину разом із специфікацією цегли.

Часті запитання

Чи можна використовувати мулітову ізоляційну цеглу JM безпосередньо як лицьову цеглу?Так, у випадках, коли гаряча поверхня не піддається стиранню, контакту з рідиною або механічному впливу. Керамічні човникові печі, печі для відпалу та технологічні нагрівачі зазвичай використовують JM26 або JM28 як гарячий лицьовий шар. Це не підходить, якщо поверхня зазнає прямого контакту заряду, абразивного зносу або механічного навантаження-несучої арки за високої температури.

Що станеться, якщо я використовую JM23 у зоні, яка досягає 1350 градусів?Цегла матиме постійну лінійну усадку за межі специфікації. Шви розкриються, коли цегла стиснеться. Протягом місяців експлуатації ефективність ізоляції знижується в міру утворення щілин. У дузі або коронці структурна цілісність порушується через зміну геометрії суглоба. Це повільний збій - він не станеться раптово -, але він накопичується, доки облицювання не потребує заміни достроково.

Чи завжди JM30 кращий за JM26 для високотемпературних -застосувань?Лише в зонах, де фактично потрібна більш висока температура. JM30 щільніший, дорожчий і має трохи вищу теплопровідність, ніж JM26. Використання його в зоні, яка працює при температурі 1200 градусів, не дає теплових або структурних переваг порівняно з JM26 і коштує більше за цеглину. Вибір сорту повинен відповідати зоні, а не перевищувати її.

Як розрахувати, який клас мені потрібен для резервного шару?Вам потрібна температура межі розділу - температура на внутрішній поверхні цегли JM, яка є задньою стороною щільного шару гарячої поверхні. Це можна розрахувати на основі значень теплового опору футеровки, якщо у вас є теплопровідність матеріалу, товщина та робоча температура гарячої поверхні. Конструктори печей зазвичай забезпечують це. Якщо ні, попросіть свого постачальника вогнетривів провести для вас розрахунок, використовуючи розміри поперечного-перерізу футеровки.

Чи витримує мулітова ізоляційна цегла JM швидкий термоцикл?Краще щільних вогнетривів, але не так добре, як керамічне волокно. Пориста мікроструктура поглинає деяку диференціальну деформацію розширення під час різких змін температури. У безперервних печах зі стабільними робочими температурами це не має значення. У печах періодичної дії, які циклюють щодня або кілька разів на день, цегла JM працює прийнятно, але ковдра з керамічного волокна справляється зі швидкими циклами з меншим ризиком розкриття швів протягом тривалого терміну служби.

Яка різниця між цеглою JM та ізоляційною цеглою серії K-?Позначення серії K- (K23, K26, K28, K30) стосуються тих самих температурних показників, що й JM, але зазвичай вказують на цеглу, виготовлену на основі-композицій на основі каоліну-або шамоту-, а не на основі композицій-муліту. JM конкретно позначає композицію муліту, яка забезпечує кращу хімічну стійкість, вищу вогнетривкість і кращу стабільність об’єму при верхніх номінальних значеннях температури порівняно з еквівалентами серії K-на основі шамоту. Для застосування при високих-температурах понад 1300 градусів композиція муліту класу JM- є більш надійним вибором.