Materiał ogniotrwały to materiał kompozytowy, który jest odporny na wysokie temperatury i korozję i jest szeroko stosowany w różnych dziedzinach produkcji. Jednym z głównych zastosowań jest produkcja stali jako wykładzina ochronna kadzi, pieców rafinacyjnych oraz do kontroli przepływu stopionego metalu.
Tlenki odporne na wysokie temperatury muszą być poddawane bardzo ekstremalnym warunkom pracy, w tym środowiskom korozyjnym i wysokim temperaturom (temperatura ciekłego metalu przekracza 1650 stopni). Podczas użytkowania wchodzi w kontakt z roztopionym metalem, żużlem pleśniowym i szorstkimi powierzchniami. Wraz z występowaniem korozji i zużycia będzie to miało istotny wpływ na stabilność materiałów ogniotrwałych i może prowadzić do skrócenia ich żywotności.
Z tego powodu właściwości fizykochemiczne zastosowanych materiałów mają bardzo istotny wpływ na stabilność i odporność na zużycie materiałów ogniotrwałych podczas użytkowania, dlatego wybór odpowiedniego materiału jest kluczowy. Większość materiałów ogniotrwałych wytwarza się z mieszaniny kilku różnych rodzajów materiałów, takich jak proszki (tlenki) ceramiczne, metale reaktywne lub węgliki, czasami jako produkt końcowy wybiera się płatki węglowe/grafitowe.
01. Mulit cyrkonowy Związek mulitu cyrkonowego (ZM) ma doskonałe właściwości i jest powszechnie stosowanym surowcem w materiałach ogniotrwałych. Tlenek cyrkonu ma wysoką odporność na topienie (Tmelting=2, 715 stopni) i ma szczególną odporność na korozję spowodowaną żużlem. Ponadto zarówno tlenek cyrkonu, jak i mulit (Al2O3.SiO2) mają niższe współczynniki rozszerzalności cieplnej niż zwykły tlenek glinu lub tlenek magnezu, dlatego ZM stosuje się w zastosowaniach podatnych na szok termiczny, takich jak dysze do ciągłego odlewania. Jest wytwarzany ze stopionego piasku cyrkonowego (ZrO2.SiO2) i tlenku glinu (Al2O3) w elektrycznym piecu łukowym. Po stopieniu ciekły tlenek ochładza się i czysty ZrO2 oddziela się od matrycy mulitowej o niższej temperaturze topnienia.
02. Korund brązowy Korund brązowy (BFA) jest stosowany w wielu zastosowaniach materiałów ogniotrwałych, takich jak cegły ogniotrwałe, bloki ogniotrwałe i dysze wiązane węglem do odlewania ciągłego. Boksyt, ruda używana do produkcji tlenku glinu i aluminium, składa się z wodorotlenku glinu i szeregu zanieczyszczeń (sodu, tytanu, żelaza i krzemu). Ponieważ ruda wanadu zawiera hematyt (Fe2O3), kaolin, anataz (TiO2) i ilmenit (FeTiO3).
