Bata tahan api ringan merujuk kepada bata tahan api dengan kekonduksian haba yang rendah dan kapasiti haba yang rendah, juga dikenali sebagai terma.bata tahan api penebat. Batu bata refraktori ringan umumnya mempunyai keliangan yang tinggi dan ketumpatan pukal yang rendah, dan juga biasa dipanggil bata tahan api penebat haba. Batu bata refraktori ringan tradisional mempunyai rintangan hakisan, kekuatan dan rintangan haus yang lemah. Ia biasanya tidak digunakan secara langsung sebagai bahan permukaan kerja, tetapi diletakkan di belakang permukaan kerja sebagai lapisan penebat. Walau bagaimanapun, lebih dekat batu-bata refraktori penebat ringan dengan permukaan kerja, lebih baik kesan penebat haba mereka. Dengan keperluan yang semakin meningkat untuk pemuliharaan tenaga dan pengurangan pelepasan, pembangunan dan penyelidikan batu bata tahan api ringan berkekuatan tinggi, tahan suhu tinggi dan tahan hakisan yang boleh digunakan terus pada permukaan kerja telah mendapat perhatian yang meluas.
1. Klasifikasi bata tahan api ringan
Bata ringan, bahan penebat haba utama dalam tanur industri, dikelaskan dalam pelbagai cara, berdasarkan perbezaan dalam komposisi mineral kimia, serta ciri suhu penggunaan, bentuk kewujudan dan struktur mikro yang berbeza.
Dari perspektif komposisi mineral kimia, keluarga bata tahan api penebat termasuk bata penebat alumina, bata ringan alumina tinggi, bata penebat ringan mullite, bata ringan silika, bata refraktori penebat tanah liat, bata ringan vermikulit dan bata ringan diatomit. Setiap bahan mempamerkan sifat refraktori yang berbeza dan senario yang boleh digunakan kerana komposisi kimia dan komposisi mineralnya yang unik.
Apabila mempertimbangkan suhu penggunaan, klasifikasi bata refraktori ringan adalah lebih halus. Mengikut piawaian suhu kadar pengecutan pembakaran semula tidak lebih daripada 1%~2%, kita boleh membahagikannya kepada batu-bata refraktori ringan suhu rendah (gunakan suhu di bawah 600 darjah ), bata refraktori ringan suhu sederhana (gunakan suhu antara 600 dan 1200 darjah ) dan batu bata refraktori ringan suhu tinggi (suhu penggunaan melebihi 1200 darjah ). Antaranya, batu bata refraktori ringan suhu tinggi telah menjadi bahan penebat yang sangat diperlukan dalam tanur industri kerana sifat penebat haba yang sangat baik.
Di samping itu, bentuk kewujudan bata tahan api ringan juga menyediakan dimensi lain untuk pengelasannya. Batu bata refraktori ringan serbuk, berbentuk, gentian dan komposit, bata tahan api ringan pelbagai bentuk ini bukan sahaja memenuhi keperluan senario aplikasi yang berbeza, tetapi juga menunjukkan kepelbagaian dan inovasi teknologi refraktori.
Akhir sekali, dari perspektif mikrostruktur, bata refraktori ringan juga boleh dibahagikan kepada jenis struktur berterusan fasa gas, jenis struktur berterusan fasa pepejal dan jenis struktur berterusan fasa pepejal dan gas. Kaedah pengelasan ini bukan sahaja mendedahkan ciri-ciri mikrostruktur di dalam batu-bata refraktori penebat ringan, tetapi juga menyediakan asas saintifik untuk pemahaman kami yang mendalam dan pengoptimuman prestasi mereka.
2. Prinsip penebat haba batu bata refraktori ringan
Prinsip asas yang diikuti dalam penyediaan bata refraktori ringan adalah untuk mengurangkan kekonduksian terma bahan. Oleh kerana bata refraktori ringan mengandungi sejumlah besar lompang, bentuk pemindahan haba melalui bata refraktori ringan ialah pemindahan haba antara fasa pepejal dan fasa gas. Bentuk pemindahan haba fasa pepejal adalah terutamanya pengaliran, dan bentuk pemindahan haba fasa gas adalah lebih rumit: dalam proses pemindahan haba dari zon suhu tinggi ke bahagian dalam bahan penebat, sebelum menghadapi liang-liang, kesan pengaliran haba berlaku dalam fasa pepejal. Selepas menemui pori-pori, laluan pemindahan haba menjadi dua: meneruskan melalui fasa pepejal dan memindahkan melalui liang. Bagi bahagian yang terus berpindah melalui fasa pepejal, disebabkan oleh perubahan arah pengaliran, jarak laluan pengaliran haba sangat meningkat, iaitu rintangan haba menjadi lebih besar; haba yang dipindahkan melalui liang termasuk pengaliran, perolakan dan pemindahan haba sinaran melalui gas. Keadaan khusus bagi pelbagai mod pemindahan haba adalah seperti berikut:
(1) Pengaliran haba: Dalam keadaan biasa, kekonduksian terma gas adalah sangat kecil. Gas dalam pori-pori kebanyakan batu bata refraktori ringan ialah udara. Jadual 9 menunjukkan kekonduksian terma udara pada suhu yang berbeza. Kekonduksian terma udara jauh lebih kecil daripada bahan pepejal. Oleh itu, haba yang dipindahkan melalui liang adalah sangat kecil.
(2) Pemindahan haba perolakan: Pemindahan haba perolakan terutamanya berlaku melalui aliran gas. Oleh kerana liang-liang dalam kebanyakan bata tahan api penebat ringan adalah sangat kecil, aliran udara dalam liang-liang akan sangat terhad, kelajuan aliran gas sangat kecil, dan haba yang dipindahkan juga sangat kecil. Semakin kecil saiz liang, semakin teruk kecairan udara di dalam liang, dan semakin kecil jumlah cecair yang dipindahkan melalui perolakan. Apabila diameter liang lebih kecil daripada laluan bebas molekul gas dalam liang, molekul gas berhenti bergerak dan tiada haba dipindahkan melalui perolakan gas.
(3) Pemindahan haba sinaran: Memandangkan gas dalam liang kebanyakan bata refraktori ringan adalah udara, dan molekul gas kebanyakannya N2 dan O2, semuanya adalah struktur molekul diatomik simetri. Keupayaan molekul gas ini untuk menyerap dan memancarkan sinaran agak lemah. Oleh itu, pemindahan haba sinaran melalui liang terutamanya melalui dinding suhu tinggi liang ke dinding suhu rendah. Tetapi secara keseluruhan, pemindahan haba sinaran melalui liang tidak begitu besar. Ia dapat dilihat bahawa kewujudan liang adalah sangat membantu kepada keupayaan penebat haba batu bata refraktori ringan. Dalam banyak kes, reka bentuk bahan penebat haba dijalankan di sekitar pengenalan liang.
