Feuerfeste Werkstoffe und Hochtemperaturwärmedämmung

Feuerfeste Werkstoffe

Nach DIN 51060 haben feuerfeste Werkstoffe einen Kegelfallpunkt größer SK 17 (ca. 1500°C), diese Definition hat aber praktisch keine Bedeutung mehr. Feuerfeste Werkstoffe sind allgemein keramische Werkstoffe, die dauerhaft bei Temperaturen über 600°C eingesetzt werden.

Die Materialien werden in oxidische und nichtoxidische feuerfeste Werkstoffe unterschieden. Die oxidischen Materialien beruhen meist auf SiO2, Al2O3, MgO, CaO, ZrO2 und Cr2O3. Die wichtigsten nichtoxidischen feuerfesten Werkstoffe sind Kohlenstoff oder Carbide sowie Nitride für spezielle Anwendungen.

Die Materialien werden in:

  • ungeformte Erzeugnissen (z.B. Feuerfestbetone)
  • geformte Erzeugnissen (z.B. Schamottsteine)
  • wärmedämmende Erzeugnissen (z.B. Hochtemperaturwolle)
  • Funktionsprodukten (z.B. Brennhilfmittel)

unterschieden.

Hochtemperatur-Wärmedämmstoffe

Wärmedämmende Erzeugnisse werden für die Dämmung von Industrieanlagen eingesetzt, um den Wärme- und damit Energieverlust zu minimieren.

Wärmedämmstoffe weisen gewöhnlich eine Porosität >45% auf. Je höher und feiner die Porosität, desto niedriger ist die Wärmeleitfähigkeit. Der Wärmeleitfähigkeit wird später noch eine komplette Seite gewidmet (ist in Arbeit).

Die wichtigsten Wärmedämmstoffgruppen sind:

  • Wärmedämmsteine, “Isoliersteine” (Kieselgur, Vermikulit, Perlit, Feuerleichtsteine)
  • Feuerleichtbetone
  • Mineralwollprodukte
  • Hochtemperaturwollen – HTW (Aluminiumsilikatwolle, Erdalkalisilikatwollen, polykristalline Wolle) und Produkte aus diesen
  • Calciumsilikatwerkstoffe
  • Mikroporöse Werkstoffe [und Aerogele].
Wärmedämmstoff Rohdichte Anwendungstemperatur Wärmeleitfähigkeit in W/mK
kg/m³ °C 400°C 800°C 1000°C
Feuerleichtsteine 480-1500 900-1800 0,13-1,3 0,18-1,2 0,23-1,1
Feuerleichtbeton 400-1500 900-1400 0,13-1,3 0,18-1,2 0,4-1,1
Wärmedämmsteine

(Vermikulit, Perlit Kieselgur)

 350-700 650-1000 0,12-0,25 0,17-0,30
HT-Wolle 64-450 600-1800 0,08-0,45 0,15-0,45 0,3-0,65
Calciumsilikat 200-1500 RT-1000°C 0,10-0,50 0,12-0,45
Mikroporös/[Aerogele] 150-450 RT-1000°C [600°C] 0,03 0,04 0,05
Mineralwolle 65-400 RT-650°C 0,06-0,10

Welche Dämmstoffe zum Einsatz kommen, wird in der Regel durch die Anwendung bestimmt. Einsatztemperatur, chemische Beständigkeit und Anlagenfahrweise (Temperaturwechsel) geben die Art und Weise der Wärmedämmung vor. Die Unterschiede zwischen den einzelnen Wärmedämmstoff verdeutlicht ein Vergleich der Wärmeleitfähigkeit.

Vergleich Wärmeleitfähigkeit

Die Materialien unterscheiden sich nicht nur in der Wärmeleitfähigkeit sondern auch in anderen Eigenschaften (Rohdichte, Festigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit, chemische Beständigkeit). Mehr Informationen zu den Materialien finden sich auf den weiterführenden Seiten. Dort werden wichtige Eigenschaften, Vor- und Nachteile beschrieben.