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 stupňov, ako je niób, chróm, zirkón, volfrám, tantal atď., sa tiež považujú za žiaruvzdorné materiály.
Žiaruvzdorné materiály sa používajú v peciach, peciach, spaľovniach a reaktoroch. Žiaruvzdorné materiály sa tiež používajú pri výrobe téglikov a foriem na odlievanie skla a kovu a pri opláštení zápalných systémov pre raketové odpaľovacie konštrukcie. V súčasnosti sa v oceliarskom priemysle a priemysle odlievania kovov používa približne 60 % všetkých žiaruvzdorných materiálov.
Charakteristika žiaruvzdorných materiálov
Žiaruvzdorné materiály musia byť chemicky a fyzikálne stabilné pri vysokých teplotách. V závislosti od prevádzkového prostredia musia byť odolné voči tepelným šokom, chemicky inertné a/alebo musia mať špecifické rozsahy tepelnej vodivosti a koeficientu tepelnej rozťažnosti.
Oxidy hliníka (oxid hlinitý), kremíka (oxid kremičitý) a horčíka (oxid horečnatý) sú najdôležitejšie materiály používané pri výrobe žiaruvzdorných materiálov. Ďalším oxidom, ktorý sa bežne vyskytuje v žiaruvzdorných materiáloch, je oxid vápenatý (vápno). Žiaruvzdorná hlina je tiež široko používaná pri výrobe žiaruvzdorných materiálov.
Žiaruvzdorné materiály sa musia vyberať na základe podmienok, ktorým budú čeliť. Niektoré aplikácie vyžadujú špeciálne žiaruvzdorné materiály. Zirkón sa používa vtedy, keď materiál musí odolávať extrémne vysokým teplotám. Karbid kremíka a uhlík (grafit) sú dva ďalšie žiaruvzdorné materiály používané v niektorých veľmi drsných teplotných podmienkach, ale nemôžu prísť do kontaktu s kyslíkom, pretože budú oxidovať a horieť.
Binárne zlúčeniny, ako je karbid volfrámu alebo nitrid bóru, môžu byť veľmi žiaruvzdorné. Karbonit je najznámejšia žiaruvzdorná binárna zlúčenina s teplotou topenia 3890 stupňov. Ternárna zlúčenina karbid tantal-hafnia má jednu z najvyšších teplôt topenia zo všetkých známych zlúčenín (4215 stupňov).
Žiaruvzdorné materiály môžu byť použité pre nasledujúce funkcie:
Pôsobí ako tepelná bariéra medzi tepelným médiom a stenou nádoby
Odolajte fyzickému tlaku a zabráňte erózii steny nádoby tepelným médiom
Antikorózny
Zabezpečte tepelnú izoláciu
Žiaruvzdorné materiály majú rôzne užitočné aplikácie. V metalurgickom priemysle sa žiaruvzdorné materiály používajú na obloženie pecí, pecí, reaktorov a iných nádob, ktoré obsahujú a prepravujú horúce médiá, ako sú kovy a troska. Žiaruvzdorné materiály majú ďalšie vysokoteplotné aplikácie, ako sú spaľovacie ohrievače, vodíkové reformátory, čpavkové primárne a sekundárne reformátory, krakovacie pece, úžitkové kotly, katalytické krakovacie jednotky, ohrievače vzduchu a sírové pece.
