Refractory materials are materials that break down by heat, pressure, or chemical attack and retain high strength and form at temperatures where they occur. Refractory materials are polycrystalline, multiphase, inorganic, non-metallic, porous and heterogeneous. They are usually composed of oxides or non-oxides (such as carbides, nitrides, etc.) of the following materials: silicon, aluminum, magnesium, calcium, and zirconium. Some metals with melting points >1850 stopni, takie jak niob, chrom, cyrkon, wolfram, tantal itp., są również uważane za materiały ogniotrwałe.
Materiały ogniotrwałe stosuje się w piecach, piecach, spalarniach i reaktorach. Materiały ogniotrwałe wykorzystuje się także do produkcji tygli i form do odlewania szkła i metalu oraz do okładzin systemów zapalników konstrukcji wyrzutni rakiet. Obecnie przemysł stalowy i odlewniczy zużywają około 60% wszystkich materiałów ogniotrwałych.
Charakterystyka materiałów ogniotrwałych
Materiały ogniotrwałe muszą być stabilne chemicznie i fizycznie w wysokich temperaturach. W zależności od środowiska pracy muszą być odporne na szok termiczny, obojętne chemicznie i/lub posiadać określone zakresy przewodności cieplnej i współczynnika rozszerzalności cieplnej.
Tlenki glinu (tlenek glinu), krzemu (krzemionka) i magnezu (tlenek magnezu) to najważniejsze materiały stosowane w produkcji materiałów ogniotrwałych. Innym tlenkiem powszechnie występującym w materiałach ogniotrwałych jest tlenek wapnia (wapnia). Glinka ogniotrwała jest również szeroko stosowana w produkcji materiałów ogniotrwałych.
Materiały ogniotrwałe należy dobierać w oparciu o warunki, z jakimi będą się spotykać. Niektóre zastosowania wymagają specjalnych materiałów ogniotrwałych. Cyrkon stosuje się, gdy materiał musi wytrzymać ekstremalnie wysokie temperatury. Węglik krzemu i węgiel (grafit) to dwa inne materiały ogniotrwałe stosowane w bardzo trudnych warunkach temperaturowych, ale nie mogą mieć kontaktu z tlenem, ponieważ utlenią się i spalą.
Związki binarne, takie jak węglik wolframu lub azotek boru, mogą być bardzo ogniotrwałe. Karbonit jest najbardziej ogniotrwałym znanym związkiem podwójnym, o temperaturze topnienia 3890 stopni. Trójskładnikowy związek węglika tantalu i hafnu ma jedną z najwyższych temperatur topnienia ze wszystkich znanych związków (4215 stopni).
Materiały ogniotrwałe można wykorzystać do następujących celów:
Pełni funkcję bariery termicznej pomiędzy czynnikiem termicznym a ścianką pojemnika
Wytrzymują ciśnienie fizyczne i zapobiegają erozji ścian pojemnika przez czynnik termiczny
Przeciw powstawaniu rdzy
Zapewnij izolację termiczną
Materiały ogniotrwałe mają wiele przydatnych zastosowań. W przemyśle metalurgicznym materiały ogniotrwałe stosuje się do wyłożenia pieców, pieców, reaktorów i innych zbiorników, w których znajdują się i transportują gorące media, takie jak metale i żużel. Materiały ogniotrwałe mają inne zastosowania wysokotemperaturowe, takie jak grzejniki spalinowe, reformery wodorowe, reformery pierwotne i wtórne amoniaku, piece do krakingu, kotły użytkowe, jednostki do krakingu katalitycznego, podgrzewacze powietrza i piece siarkowe.
