Materiae refractariae insulationis thermalis ad materias refractarias porositate magna, densitate massae humili, et conductivitate thermali humili referuntur, quae etiam refractaria levia appellantur. Inter alia sunt materiae refractariae insulationis caloris, fibrae refractariae, et fibrae refractariae. Secundum temperaturam usus: materiae refractariae insulationis temperaturae humilis, temperatura usus infra 900°C est, ut lateres insulationis diatomitae, producta silicae expansae, tabulae calcii silicae, producta perlitae expansae, etc.; materiae refractariae insulationis temperaturae mediae, temperatura usus inter 900 et 1200°C est, ut lateres refractariae insulationis thermalis argillae, fibrae refractariae aluminii silicati, etc.; materiae refractariae insulationis thermalis altae temperaturae, temperatura usus supra 1200°C est, ut lateres refractariae insulationis thermalis aluminii alti, lateres refractariae insulationis thermalis aluminae, lateres refractariae insulationis silicei, lateres globosi cavi aluminae, lateres globosi cavi zirconii, fibrae refractariae aluminae altae, fibrae refractariae polycrystallinae (fibra aluminae polycrystallina, fibra zirconii polycrystallina, fibra mullita polycrystallina), etc.
Productio productorum refractariorum caloris insulantium praecipue adhibet modos processus qui structuram porosam formare possunt, ut puta methodum materiae rudis levis, methodum combustionis, methodum spumae, et methodum chemicam. Fibrae refractariae amorphae, ut fibrae refractariae aluminii silicati, fibrae refractariae aluminae altae, etc., plerumque per fusionem producuntur. Fibrae refractariae polycrystallinae, ut fibrae mullitae, fibrae aluminae, etc., per methodum colloidalem producuntur.
Proprietates praecipuae materiarum refractariarum insulantium sunt porositas magna, plerumque supra 45%; densitas voluminis humilis, plerumque non excedens 1.5g/cm3; conductivitas thermalis humilis, plerumque minus quam 1.0W/(m·K). Praecipue ad insulationem thermalem furnorum industrialium adhibita, non solum iacturam caloris furnacis minuere potest, sed etiam accumulationem caloris furnacis reducere, optimum effectum energiae conservandae consequi, et pondus apparatuum thermalis reducere. Comparatae cum lateribus refractariis generalibus, materiae refractariae insulantes caloris resistentiam scoriae corrosionis, firmitatem mechanicam, et resistentiam attritionis pauperem habent. Quapropter, non aptae sunt structurae portatrici fornacis et partibus quae in contactu directo cum scoria, materia, metallo fuso, etc. sunt.
Methodus classificationis productorum insulationis refractariorum
Materiae refractariae ad insulationem thermalem pertinent ad materias refractarias cum porositate non minore quam 45%. Proprietates principales materiarum refractariarum ad insulationem thermalem sunt porositas alta et densitas voluminis humilis. Conductivitas thermalis humilis, capacitas calorica exigua, et efficacia insulationis thermalis bona est. Conservant calorem et resistunt calori. Ut stratum insulationis thermalis pro variis apparatibus thermalibus adhiberi potest, et quaedam etiam ut stratum laboris adhiberi possunt. Materia est quae energiam conservat ad construendas varias fornaces. Substitutio materiarum refractariarum ad insulationem thermalem pro materiis aedificatoriis fornacis pro materiis generalibus refractariis densis, ut materiis aedificatoriis fornacis, iacturas accumulationis et dissipationis caloris 40% ad 50% reducere potest, praesertim pro apparatibus thermalibus discontinuis.
Multa genera productorum insulationis et refractariorum sunt, quae plerumque in tres categorias dividuntur secundum temperaturam usus, densitatem massae, et formam producti.
(1) Secundum densitatem corporis classificantur. Qui densitatem 0.4~1.3g/cm3 habent, lateres leves sunt; qui densitatem minus quam 0.4g/cm3 habent, lateres levissimi sunt.
(2) Secundum temperaturam operationis classificatur. Temperatura 600~900℃ pro materia insulationis temperaturae humilis adhibenda est; 900~120℃ pro materia insulationis temperaturae mediae; supra 1200℃ pro materia insulationis temperaturae altae.
(3) Secundum formam producti classificantur: unus est lateres refractarii leves formatos, inter quos sunt argilla, alumina alta, silicio, et nonnulli lateres leves oxydi puri; alter est lateres refractarii leves formatos, ut puta beton refractarius levis.
Modus productionis productorum refractariorum caloris insulantium differt a ratione materiarum densarum generalium. Multae sunt rationes, inter quas praecipue incineratio, spuma, chemia, et materia porosa.
1) Methodus comburendi et addendi materiam. Etiam methodus addendi combustibilia appellata. Combustibilia quae facile comburuntur, ut carbones, scobem, etc., in lutum laterificum adduntur ut productum post coctionem poros quosdam habeat.
2) Methodus macerationis. Argillae ad lateres faciendos, spumantes, ut saponem resinae, etc., adde, et eam mechanice spumare fac. Post coctionem, productum porosum obtinetur.
3) Methodus chemica. Reactione chemica quae gas recte generare potest, in processu laterum faciendorum productum porosum obtinetur, plerumque dolomita vel periclasa cum gypso, et acidum sulfuricum ut spumans.
4) Methodus materiae porosae. Ad lateres refractarios leves faciendos, utuntur terra diatomacea naturali vel clinker spumae argillae artificialis, sphaerae cavae aluminae vel zirconiae, aliisque materiis crudis porosis.
Usus materiarum insulationis refractariae cum conductivitate thermali humili et capacitate calorica exigua ut materiae structurae corporis fornacis consumptionem cibustibilis conservare potest; efficientiam productionis instrumentorum augere; etiam pondus corporis fornacis minuere, structuram fornacis simplificare, qualitatem producti emendare, et temperaturam ambientis reducere potest. Conditiones laboris emendare. Materiae insulationis refractariae plerumque ut stratum insulationis caloris, tegumentum vel stratum insulationis fornacis adhibentur.
1. Lateres refractarii ex alumina insulanda
Lateres refractarii aluminae ad caloris insulationem praediti corindone fuso, alumina sinterizata, et alumina industriali ut materiae primae principales utuntur ad fabricanda producta refractaria caloris insulationis quae validam resistentiam atmosphaerae acidorum et alcalinorum necnon reductionis, necnon bonam resistentiam ictui thermali habent. Diu infra 1700℃ adhiberi possunt. Processus productionis eorum duos modos, methodum spumae et methodum additivae incinerationis, adhibet. Producta per methodum spumae producta structuram uniformem, conductivitatem thermalem humilem, et bonam facultatem insulationis thermalis habent.
Lateres refractarii aluminae ad caloris insulationem leves sunt, magna vi compressionis, parva conductivitate thermali, parva contractione voluminis post recombustionem, et bona resistentia contra ictum thermalem praediti. Adhiberi possunt pro stratis insulationis caloris instrumentorum thermalium altae temperaturae vel furnorum quae directe cum flammis agunt, necnon pro tegumento laboris instrumentorum thermalium praecisionis, sed non apti sunt locis corrosionis qui directe liquidum furnorum et scoriam liquefactam tangunt. Etiam maiorem stabilitatem habent cum in atmosphaera reducente adhibentur. Temperatura usus a puritate producti pendet, plerumque usque ad 1650~1800°C. Vide Tabulam 3-105 pro indicibus physicis et chemicis typicis talium productorum.
2. Lateres refractarii caloris insulantes ex aluminio alto
Lateres refractarii aluminii alti ad insulationem caloris sunt producta refractaria caloris insulationis, quorum contentum non minus quam 48% ex materia rudis principali facta est. Lateres refractarii aluminii alti ad insulationem caloris plerumque ex bauxite ut materia rudis fiunt, cum argilla ut materia rudis coniuncta, et cum glutino et scobe mixta. Ad efficientiam producti emendandam, alumina industrialis, corundum, sillimanita, kyanita, et silica adduntur. Pulvis subtilis in producta cum diversis densitatibus massae et diversis temperaturis maximis usus transformari potest. Solet temperatura usus esse 1250~1350℃, et quidam ad 1550℃ pervenire possunt.
Lateres insulationis caloris ex aluminio alto plerumque methodo spumae producuntur, et densitas voluminis producti inter 0.4~1.0g/cm3 est, et etiam methodo additivorum incinerationis fabricari possunt. Indices physici et chemici laterum refractariorum insulationis caloris ex aluminio alto in Tabula 3-106 monstrantur.
Lateres refractarii ex aluminio alto confecti ad strata et partes insulationis caloris construendas adhiberi possunt quae a materiis liquefactis validis altae temperaturae non corrodantur et defricantur. Cum flamma directe in contactu sunt, temperatura contactus superficialis laterum refractariorum ex aluminio alto confectorum generalium non debet superare 1350°C. Lateres refractarii mullites flammam directe contingere possunt, et proprietates resistentiae altae temperaturae, magnae firmitatis, et effectus significantis energiae conservandae habent. Apti sunt ad tegumentum fornacum pyrolyticarum, fornacum aeris calidi, fornacum ceramicarum volubilium, fornacum electricarum porcellanarum, et variarum fornacum resistentiae. Lateres refractarii corundo-mullites cum contento Al2O3 82.4% ad tegumentum fornacis ad 1550°C adhiberi possunt.
3. Lateres refractarii insulationis argillacei
Lateres refractarii argillacei ad caloris insulationem pertinentis sunt producta refractaria caloris insulationis cum 30%-48% Al₂O₃ contento, ex argilla refractaria ut materia prima principali facta, argilla refractaria, granis fluitantibus, et clinker argillae refractariae ut materiis primis utentes, glutino et scobe additis. Miscendo, permixtione, formatione, siccatione, et coctione, producta densitatis 0.3~1.5g/cm₃ obtineri possunt, et volumen productionis plus quam dimidium laterum refractariorum caloris insulationis constituit.
Modus productionis laterum refractariorum argillaceorum ad caloris insulationem communis est methodus incinerationis additionis cum globulis natantibus, et methodus spumae quoque adhiberi potest. Vide Tabulam 3-107 pro indicibus physicis laterum refractariorum argillaceorum ad caloris insulationem.
Lateres refractarii, ex argilla facti, ad insulationem caloris apti, latam applicationum varietatem habent. Plerumque in apparatu thermico et furnis industrialibus adhibentur. Ad partes, quae a materiis fortiter fusis et altae temperaturae non corroduntur et abluuntur, adhiberi possunt. Quaedam superficies, quae cum flamma directe in contactu sunt, strato quodam obducuntur. Obductio refractaria erosionem a scoria et pulvere gasis fornacis minuere et damnum minuere potest. Temperatura operationis producti temperaturam probationis lineae refluentis non excedit. Lateres insulationis ex argilla ad materiam insulationis levis cum poris multiplicibus pertinent. Haec materia porositatem 30% ad 50% habet, et insulatio caloris mala est, sed robur mechanicum et resistentia corrosionis bonae sunt.
4. Lateres refractarii ex silicone insulationis
Lateres refractarii silicei ex silice, ut materia prima principali, fiunt, et productum refractarium caloris insulans, cuius contentum SiO2 minus quam 91% est. Praeter proprietates insulationis thermalis, lateres refractarii silicei magnam partem proprietates laterum siliceorum servant. Temperatura initialis mollitionis oneris alta est, et volumen paulum expandit durante processu calefactionis, quod integritatem fornacis auget.
Laterum refractariorum siliceorum ad calorem insulandum, gradus GGR-1.20, pro furnis industrialibus, secundum normam YB386-1994 Industriae Metallurgicae Sinensis specificatam, densitas massae non maior est quam 1.2g/cm3, robur compressionis temperatura ambiente non minus quam 5MPa, temperatura initialis mollitionis sub onere 0.1MPa non minor quam 1520℃, et contentum SiO2 non minus quam 91%.
Hoc productum aptum est ad tegumentum furnorum industrialium vel stratis insulationis caloris quae non directe cum materiis liquefactis altae temperaturae attingunt neque directe gasibus corrosivis exponuntur. Temperatura operandi lapidum murariorum non excedit 1550°C.
Lateres refractarii caloris insulantes e silice facti propter pulverem siliceum corpori humano nocentiores sunt, et processus est implicatior quam lateres refractarii caloris insulantes e luto et aluminio alto, et parvam partem totius productionis materiarum refractariarum caloris insulantium constituit.
5. Lateres refractarii insulationis diatometicae
Later diatomeus insulationis thermalis est productum refractarium insulationis thermalis ex diatomeo ut materia prima principali factum. Later diatomeus insulationis thermalis porositates tenues clausas, porositatem magnam, bonam insulationis thermalis efficaciam habet, sed firmitatem mechanicam humilem, praesertim post humiditatem, firmitas significanter decrescit. Compositio chemica eius principalis est SiO2, deinde Al2O3, necnon ferrum et kalium, natrium, calcium, magnesium oxida, aliaeque impuritates.
Indices physici laterum insulationis diatometicae in Tabula 3-108 monstrantur. Lateres insulationis diatometicae resistentiam caloris malam habent, et refractarietas tantum circa 1280 ℃ est, itaque temperatura usus non alta est. Solum in strato insulationis infra 900°C adhiberi possunt.
6. Producta perlitica expansa
Producta perlitica expansa sunt producta refractaria caloris insulantia, perlite ut principali componente facta. Producta insulantia ex perlite expansa ut aggregato et cemento idoneo, vitro siliconico, phosphate, etc., post agitationem, miscendum, formationem, siccationem, torrefactionem vel curationem facta. Densitas perliti expansi relative parva est, plerumque tantum 40~120g/cm3; refractarietas non alta, plerumque 1280~1360°C. Temperatura maxima usus productorum cum diversis ligaminibus variat, plerumque infra 1000°C.
Producta perlitica expansa in categorias 200, 250, 300, et 350kg/m³⁴ secundum densitatem productorum in norma nationali digeruntur. Secundum genus cementi adhibitum, in perlitica expansa cemento coniuncta, perlitica expansa vitro aquatico coniuncta, perlitica expansa phosphato coniuncta, et perlitica expansa asfalto coniuncta dividitur.
7. Producta vermiculita expansa
Vermiculita expansa sunt producta refractaria ad insulationem caloris, vermiculita expansa ut materia prima principali utens. Productio productorum vermiculitarum expansarum nititur certa magnitudine vermiculitae expansae ut aggregati, additis mixturis et ligaminibus, miscendo cum aqua in certa proportione, et formando, siccando, torrendo vel curando ad producta insulationis thermalis formanda. Producta cum diversis densitatibus, mixturis et ligaminibus diversas temperaturas maximas usus habent, et strata insulationis caloris infra 1000°C plerumque adhibentur. Multa genera productorum vermiculitarum expansarum sunt, quae plerumque secundum genus ligaminis adhibitorum et genus aggregati adhibiti classificantur. Secundum ligamen, dividi potest in producta ligaminis organica, producta ligaminis inorganica, et producta ligaminis composita organica et inorganica. Secundum genus aggregati adhibiti, dividi potest in producta aggregatorum singularium, aggregata multiplicia, et producta mixtura.
Vermiculita expansa conductivitatem thermalem humilem et firmitatem humilem habet, nec aquam resistere potest, itaque usus eius valde restrictus est. Cum materia cementicia altae firmitatis ad vermiculitam expansam in productum perfectum iungendam adhibetur, maiorem firmitatem quam vermiculita expansa habebit et onus maius sustinere poterit; cum materia cementicia aquam resistens ad vermiculitam expansam iungendam adhibetur, productum resultans vim aquam resistendi habet et ubi aqua adest adhiberi potest. Conductivitas thermalis glutinis plerumque maior est quam vermiculitae expansae, itaque additio glutinis novos usus lapidi ostreae expansae praebet, sed etiam effectum insulationis thermalis vermiculitae expansae minuit.
8. Tabula silicii calcii
Tabula silicata calcii ex terra diatomacea et calce, ut materiis primis principalibus, constat, et producta refractaria caloris insulantia, fibrae firmanti additae facta, etiam tabula silicata calcii et tabula silicata calcii microporosa appellantur. Tabula silicata calcii secundum compositionem in duas categorias dividitur: una est tabula silicata calcii ordinaria, cuius compositio chemica CaO/SiO2 est circiter 0.8, cuius compositio mineralis est tobermoritus (tobermoritus, 5CaO·6SiO2·5H2O); altera est silicata calcii durum, cuius compositio chemica CaO/SiO2 est circiter 1.0, cuius compositio mineralis est silicata calcii durum.
Silicatus calcicus proprietates excellentes habet, ut capacitatem parvam, separationem fortem, conductivitatem thermalem humilem, constructionem commodam, et ratam iacturae humilem. Densitas tabulae silicati calcici plerumque in mundo non maior quam 220kg/m³ specificatur, et quaedam porro in 33 genera dividuntur: non maior quam 220kg/m³, non maior quam 170kg/m³, et non maior quam 130kg/m²; Sinae non maior quam 240kg/cm³, non maior quam 220kg/cm³, non maior quam 170kg/cm³, 33 genera classificantur. Robur compressionis supra 0.4MPa est, robur flexurae supra 0.2MPa; conductivitas thermalis (70℃±5℃) 0.049～0.064W/(m·K) est, temperatura operandi maxima, et mullites torbenses 650℃ sunt. Genus silicati calcici 1000℃ est.
Tabula silicati calcii serrari vel clavis configi potest, et in tabulas, lapides, vel involucra transformari. Adhibetur ut materia insulationis thermalis pro canalibus thermalibus et furnis industrialibus in energia electrica, industria chemica, metallurgia, navibus, et cetera; ad insulationem ignis et caloris aedificiorum, instrumentorum et apparatuum; etiam ad stratum insulationis thermalis fornacis siccatoriae altae temperaturae et suggestus currus fornacis cunicularis adhiberi potest; utraque pars tabulae silicati calcii glutino plastico, lamina lignea compacta, tabula asbesto-cementi, et cetera, glutino obduci potest. Adhibetur ut materia insulationis thermalis. Pleraque materia insulationis thermalis machinalis in mundo tabula silicati calcii utuntur, et nonnullae nationes tabulam silicati calcii ad insulationem thermalem in industria 70% ad 80% repraesentant.
9. Lateres Particulae Fluitantis (Lateres Cenosphaerae)
Lateres cenosphaerales sunt producta refractaria caloris insulantia, ex cenosphaeris ut materia prima principali facta. Initio annorum 1970, patria mea cenosphaeras cineris volantis ad producendos lateres refractarios argillaceos caloris insulantes adhibere coepit. Propter processum simplicem et copiam opum, qualitas producti bona est. Ab annis 1980, methodus clinkeris porosi vel additio cenosphaerarum cineris volantis combustionis adhibita est ad lateres cenosphaerales producendos.
Lateres cenosphaerae sunt sphaerae cavae e vitro silicato aluminii, ex cinere volatili e centralibus electricis thermalibus supernatatae. Pondus leve, parietem tenuem, superficiem cavam, laevigatam, conductivitatem thermalem humilem, bonam insulationis facultatem, magnam refractoriam, et magnam vim compressionis, inter alia praeditae sunt. His cenosphaerarum proprietatibus utentes, materiae refractariae caloris insulantes cum excellenti facultate conservationis caloris fabricari possunt. Productio laterum cenosphaerarum methodo semi-sicca formari potest, quae processus simplex habet nec processum finitionis requirit.
Lateres cenosphaerici materiis iam exstantibus "mid-block" insulationis thermalis praestant quoad firmitatem mechanicam, resistentiam altae temperaturae, conductivitatem thermalem, et facultatem usus, et comparabiles sunt fibris silicaticis. Haec materia late adhibetur in variis furnis industrialibus altae temperaturae ad temperaturam 1200°C ad finem consequendum, nempe efficientiam thermalem augere et consumptionem energiae reducere. Lateres cenosphaerici in furnis industrialibus et apparatu altae temperaturae in metallurgia, machinis, chemia, petroleo, materiis aedificatoriis, industria levi, energia electrica, aliisque sectoribus adhibentur. Generaliter, energiam 15% ad 40% servare possunt. Sunt nova et bona species partitionis levis. Materia thermalis.
10. Later sphaericus cavus
Later sphaericus aluminae cavus
Later sphaericus aluminae cavus est productum refractarium caloris insulans, sphaera cava aluminae ut materia prima principali utens. Indices technici typici laterum sphaericum cavum aluminae sunt: contentum Al₂O₃ non minus quam 98%, contentum SiO₃ non plus quam 0.5%, contentum Fe₂O₃ non plus quam 0.2%, densitas massae est 1.3~1.4g/cm₃, porositas apparens est 60%~80%, robur compressionis non minus quam 9.8MPa, temperatura mollitionis oneris (0.2MPa) non minus quam 1700℃, et conductivitas thermalis est 0.7~0.8W/(m·K).
Comparatus cum ordinariis materiis insulationis thermalis et refractariis, later sphaericus cavi aluminae magno numero pororum clausorum in producto insignitur. Quare, magna firmitate et structura pororum stabili, densitate humili et conductivitate thermali humili praeditus est. Praecipue adhibetur ad tegumenta furni industrialis altae temperaturae infra 1800℃, ut lateres tegumentorum furni altae temperaturae in industriis refractariis, electronicis et ceramicis; strata insulationis thermalis pro apparatu thermali altae temperaturae, ut furni gasificationis in industria petrochemica, furni gasii, reactores industriales carbonis, et lateres insulationis pro furnis inductionis in industria metallurgica.
Later sphaericus cavi Zirconii B
Later sphaerae cavae zirconiae est productum refractarium caloris insulans, e sphaeris cavis zirconiae ut materia prima principali factus. Phase crystallina principalis huius lateris est zirconia cubica (circiter 70% ad 80% compositionis mineralis), et eius proprietas typica est: Refractarietas maior est quam 2400℃, porositas apparens est 55%~60%, densitas voluminis est 2.5~3.0g/cm3, robur compressionis non minus quam 4.9MPa est, et conductivitas thermalis est 0.23~0.35W/(m·K).
Sphaerae cavae zirconiae sunt materiae refractariae ad calorem insulandum, praeclarae functionis. Temperatura maxima usus tuta est 2200°C. Lateres sphaerae cavae zirconiae habent firmitatem in alta temperatura relative magnam et structuram pororum stabilem, ita ut tuto adhiberi possint ad altam temperaturam 2200°C. Lateres globosi cavi zirconiae densitatem humilem et conductivitatem thermalem humilem habent, quae non solum iacturam caloris, sed etiam accumulationem caloris minuere possunt. Ergo, ut materia tegumenti altae temperaturae quae flammam directe tangit in apparatu thermali, ut metallurgia, petroleum, industria chemica, electronica, etc., consumptionem energiae et pondus fornacis altae temperaturae minuere possunt, et effectus usus bonus est.
Tempus publicationis: XXVI Novembris MMXXI