セラミックファイバーボードの仕様がグレード名よりも重要なのはなぜですか?
2 つのサプライヤーが 1260 度セラミックファイバーボードの見積もりを出しました。同じグレードの指定。同様の価格設定。どちらも中国製です。使用開始から 6 か月が経過した時点で、1 枚のボードに目に見える表面亀裂が生じ、接合部の隙間は熱画像調査で確認できるほど広くなりました。もう一方は無傷です。
成績は変数ではありませんでした。グレード裏の仕様はこんな感じでした。
セラミックファイバーボード最大使用温度によるグレーディング - 1260 度、1350 度、1430 度、多結晶グレードの場合はそれより高い - により、ボードが設計された温度上限がわかります。構造的な耐荷重を決定する密度、キャンペーン期間中に接合部がしっかりと締まるかどうかを決定する線収縮率、耐薬品性を制御する不純物含有量、実際の動作温度での熱伝導率の値はわかりません。グレードラベルのみを購入すると、6 か月のシナリオで説明されているとおりの結果が得られます。-
密度: 他のすべてを変えるパラメータ
かさ密度は、セラミックファイバーボードの最も重要な仕様パラメータであり、発注書では未定義のまま残されることが最も一般的なパラメータです。
Thermaxcel の標準セラミック ファイバー ボードは、アルミナ-シリカ グレードの場合は 280 ～ 400 kg/m3、高アルミナ多結晶グレードの場合は 400 ～ 500 kg/m3 の密度範囲で製造されます。-この範囲は製造公差ではありません -。これは、使用中にボードがどのように動作するかを決定する設計変数です。
280 kg/m3 のボードは、400 kg/m3 のボードよりも多孔性が高く、繊維接触密度が低くなります。密度が低いボードは、単位厚さあたりの断熱性が高くなります-。細孔構造内の静止空気の割合が大きくなり、熱伝達が抑制されるため、熱伝導率が低くなります。しかし、圧縮強度が低く、表面でのガス速度侵食に対する耐性が低く、設置やメンテナンス中に機械的損傷を受けやすいという特徴もあります。
密度の高い耐火物のホットフェイスの背後にあるバックアップ断熱位置では、ボードに構造的負荷がかからず、直接のガスの流れから保護されているため、280 kg/m3 が良好な性能を発揮し、経済的に正しい選択です。対流ガス流にさらされる高温の面の位置、またはその上の材料の層が基板にかかる位置では、密度の低い基板は、高密度の仕様では起こらない方法で圧縮または浸食されます。
仕様の決定は「どのグレード」-ではなく、「この特定のライニングのこの特定の位置について、グレード内のどの密度か」によって決まります。発注書で密度を未解決の変数として残すと、その決定はサプライヤーの生産現場に転送され、そこではアプリケーションのパフォーマンスではなくコスト効率が選択を決定します。
熱伝導率: 温度点が重要な理由
セラミックファイバーボードの熱伝導率は温度とともに大幅に増加します。動作温度における伝導率{{1}}、使用中にライニングを通過する熱量を決定する値-は、室温の値-よりも大幅に高くなります。
Thermaxcel の ST BOD グレード (1260 度定格、密度範囲 280 ～ 400 kg/m3) の製品データに基づくと、熱伝導率は 400 度で約 0.085 W/m・K から 800 度で 0.132 W/m・K、1000 度で 0.190 W/m・K に上昇します。 TP64 BOD 高-アルミナ グレード (1600 度定格、400 ～ 500 kg/m3) の場合、値は 400 度での約 0.135 W/m・K から 800 度で 0.182 W/m・K、1000 度で 0.230 W/m・K に上昇します。
室温の伝導率でライニングの厚さを計算すると、動作条件で基板を通過する熱流束が過小評価されます。-シェル温度は設計目標よりも高くなります。これは材料上の欠陥ではありません - 正しい仕様によって防止される設計エラーです。サプライヤーを比較する場合、またはライニングの厚さを計算する場合は、周囲温度ではなく、常に設計中の層の動作温度での導電率データを要求してください。
線形収縮: 接合部の隙間がどこから生じるのか
セラミックファイバーボードは、最初に定格温度まで加熱すると永久に収縮します。収縮は不可逆的です - ボードは冷却しても元の寸法に戻りません。これは予想されており、製品仕様に記載されていますが、その大きさが重要です。
Thermaxcel の標準アルミナ-シリカ グレード（ST BOD、GC BOD、HZ BOD）は、関連する使用温度で 24 時間後に測定した最大永久直線変化が -3.0% であると規定されています。高アルミナ グレード (TP64 BOD、TP74 BOD) は、作業温度で 8 時間後、より厳しい -2.0% と規定されています。
実際の結果は簡単です。ライニングのボードが最初の加熱時に 2～3% 収縮し、圧縮ラップではなく突き合わせジョイントを使用して設置した場合、ジョイントは収縮に比例して開きます。- 1260 度の使用温度で設置された基板は、炉が公称温度よりも高温で動作するか、ライニングを通る熱勾配の計算が間違っていたため、実際にはホットフェイスで 1350 度にさらされる - となります。仕様制限を超えて収縮し、ライニングを通る恒久的な熱バイパス経路を作成する隙間が開きます。
これを防ぐ検証手順は、炉の銘板温度ではなく、基板表面の実際の加熱面温度にグレードの動作温度定格を一致させることです。基板が輻射シールドまたは高密度耐火ホットフェイスの背後に設置されている場合、基板表面のホットフェイス温度は炉雰囲気温度より 50 ～ 100 度低いことがよくあります -。グレードの選択を最終的に行う前に、このオフセットを計算する価値があります。
不純物含有量: ほとんどの購入者が無視する仕様のポイント
セラミックファイバーボードのデータシートの化学組成セクションには、些細に見えても特定の環境での耐用年数に直接影響する数値が含まれています。
酸化鉄 (Fe₂O₃) は高温でフラックスとして作用し、繊維マトリックスの有効軟化温度を下げます。アルカリ酸化物 - ナトリウムおよびカリウム化合物を Na₂O + K₂O - として組み合わせたものは、より強力なフラックスであり、ボードの公称温度定格を大幅に下回る温度で繊維内にガラス相の形成を開始する可能性があります。
Thermaxcel のグレード範囲全体で、Fe₂O₃ 含有量は標準 ST BOD グレードの 1.0% から GC BOD グレードの 0.5%、高アルミナ TP グレードの 0.2% まで減少しています。- Na₂O + K₂O は、同じ進行で 0.5% から 0.3%、さらに 0.2% に減少します。 HZ BOD (ジルコニア-含有グレード) と TP グレードでは、Fe₂O₃ とアルカリがそれぞれ最大 0.2% と規定されています。
大量のアルカリ蒸気を含む雰囲気での用途では、- セメントキルンのホットゾーン、バッチキャリーオーバーのあるガラス炉エリア、廃棄物燃焼室 - で、注文書に最大の Fe₂O₃ およびアルカリ含有量を指定することが、温度定格を指定するのと同じくらい重要です。温度グレードを満たしていても、指定された不純物レベルを超える基板は、組成が仕様に一致する基板よりも早く劣化します。--
5 つのグレードが産業用途にどのように対応するか
Thermaxcel のセラミックファイバーボード製品範囲は、1000 度から 1550 度の動作温度までの 5 つのグレードをカバーしています。
のセントボッド(動作温度 1000 度) は、ボード表面が 1000 度未満で動作する炉のバックアップ断熱材として標準的な選択肢です。 Al₂O₃ 38% と密度 280～400 kg/m3 により、中程度の温度の断熱層としては最もコスト効率の高いオプションとなります。{6}{6}
のGC BOD(使用温度 1100 度、Al₂O₃ 42%) は、ST BOD - 0.5% Fe₂O₃ 対 1.0%、0.3% Na₂O+K₂O 対 0.5% よりも低い不純物レベルを含みます。 ST BOD が名目上十分である温度であっても、よりクリーンな繊維の化学的性質が必要な場合に、これは適切な選択です。
のHz BOD(使用温度 1350 度) には、アルミナ-シリカ繊維マトリックスとともに 15 ～ 17% の ZrO₂ が含まれています。ジルコニアを添加すると、標準的なアルミナ-シリカ繊維がより脆弱になる温度でのガラス溶融攻撃やアルカリ蒸気に対する耐性が向上します。このグレードは、ガラス関連環境でのホットフェイス位置と、基板表面で 1200 度～1350 度で稼働する炉のバックアップ位置に使用されます。-
のTP64 ボッド(動作温度 1450 度、64% Al₂O₃) およびTP74 ボッド(使用温度 1550 度、Al₂O₃ 75%) は高-アルミナ多結晶グレードです。 400～500 kg/m3 の密度範囲は標準グレードより高く、最小不純物仕様 - Fe₂O₃ および Na₂O+K₂O がそれぞれ最大 0.2% - であるため、最高温度および化学的に最も要求の厳しい場所に適しています。-
完全な仕様はどのようなものなのか
「」のみを指定した発注書1260度セラミックファイバーボード、厚さ 50 mm」では、パフォーマンスを決定する変数が未定義のままになります。一貫した結果を生成する仕様には次のように記載されています。-
基板のホットフェイス表面での動作温度 - であり、炉の銘板温度ではありません。かさ密度 (kg/m3) は、用途の位置と荷重要件に合わせて、定義されたターゲットまたは狭い範囲として指定されます。指定された試験温度と期間を伴う、指定された使用温度における最大の永続的な線形変化。設計中のライニング層の動作温度における熱伝導率の値。化学的に攻撃的な設備向けに最大の Fe₂O₃ およびアルカリ含有量。特定のグレードの指定と、納入された基板が化学的および物理的仕様を満たしていることを確認する工場試験証明書の要件。
この仕様に基づいたテスト データを提供できないサプライヤーは、ボードが要求どおりに動作するかどうかを確認できません。等級ラベルは準拠の証拠ではありません - 工場試験報告書は準拠しています。
グレードの選択、密度仕様、特定の炉の位置と動作条件の技術データシートについては、サーマクセル耐火物に問い合わせるの技術チームです。
