Material keramik tahan api memainkan peran penting dalam sebagian besar (jika tidak semua) industri pemrosesan suhu tinggi. Material ini menunjukkan ketahanan termal dan keawetan yang luar biasa. Banyak sektor kini memanfaatkan kemampuannya untuk menahan suhu tinggi tanpa mengalami deformasi atau pelunakan. Oleh karena itu, industri memiliki hubungan antara teknik pemrosesan canggih dan material baru, yang sangat penting dalam menciptakan solusi manufaktur yang dapat diskalakan.
Artikel ini membahas segala hal tentang material futuristik ini, termasuk peran fundamentalnya dalam berbagai sektor ekonomi.
Mari kita mulai dengan dasar-dasarnya!
Apa itu Material Keramik Tahan Api?
"Keramik" berasal dari kata Yunani kuno "Keramos" yang berarti benda yang terbakar. "Keramos" merujuk pada benda yang terbuat dari bahan alami yang telah bertahan dari suhu ekstrem. Saat ini, keramik digunakan secara luas, yang menggambarkan bahan anorganik dan non-logam yang digunakan atau diproses dalam kondisi suhu tinggi.
Pada intinya, bahan tahan api adalah bahan yang menunjukkan kekakuan, ketahanan, dan kemurnian tinggi dalam kondisi suhu yang sangat tinggi. Bahan ini digunakan untuk menahan atau memindahkan panas. Bahan ini juga dapat digunakan untuk melindungi dari proses dan reaksi kimia suhu tinggi.
Kemampuan bahan tahan api untuk tetap inert secara kimia dalam proses tersebut dan stabil secara mekanis dimanfaatkan dalam pembuatan logam cair dan paduan.
Dalam pemrosesan kaca, refraktori menahan panas dan melindungi produk kaca dari kontaminasi kimia. Perusahaan manufaktur semen menggunakannya untuk melindungi pabrik baja mereka dari panas dan reaksi kimia. Selain itu, produk refraktori dapat digunakan untuk memindahkan panas dalam tanur tinggi.
Bahan tahan api biasanya tahan terhadap lingkungan yang sangat bergas dan bersuhu tinggi untuk memudahkan pembuatan produk lainnya. Bahan ini dapat berpori atau tidak berpori. Bergantung pada tingkat kristalinitas, keramik tahan api diklasifikasikan sebagai komposit, amorf, kristal, atau polikristalin.
Ahli kimia dan fisikawan memanipulasi unsur-unsur seperti zirkonium, silikon, magnesium, boron, dan kalsium untuk memenuhi berbagai kebutuhan industri. Unsur-unsur tersebut dipadukan dengan karbida, oksida, atau nitrida untuk membentuk material yang sangat kuat, anti-korosi, dan tahan panas.
Misalnya, zirkonium oksida (zirkonia) dan silikon karbida adalah dua bahan tahan api kelas atas yang tetap kaku pada suhu yang sangat tinggi. Senyawa biner seperti boron nitrida, tungsten karbida, dan hafnium karbida sangat tahan api, dengan titik leleh yang terakhir pada 3.890°C.
Beberapa senyawa ini dapat bertahan pada suhu ekstrem tetapi dapat terbakar saat terpapar atmosfer oksigen. Senyawa lain seperti molibdenum disilicide cocok untuk digunakan sebagai elemen pemanas sementara beberapa digunakan sebagai bahan pelapis tahan api.
Proses Pembuatan Keramik Tahan Api
Secara umum, bahan tahan api harus dapat menahan suhu tinggi tidak di bawah 538°C (1.000°F). Mereka harus menunjukkan kekuatan mekanik tinggi dengan ketahanan abrasi yang tinggi. Agar dapat bertahan dalam atmosfer yang sangat korosif, mereka harus tahan terhadap zat kimia bahkan dalam suhu yang ekstrem. Dengan cara ini, mereka akan menawarkan perlindungan yang efisien dan pelapisan permukaan pada peralatan manufaktur.
Bahan-bahan tersebut diproduksi dalam kondisi ekstrem. Fireclay, yang dibentuk oleh hingga 87,5% alumina dan silikat hidrat aluminium digunakan untuk membentuk bahan tahan api dari tanah liat. Karena kebutuhan industri yang bervariasi, berbagai mineral tanah liat seperti ball clay, tanah liat biasa, bentonit, dan kaolin dapat digunakan.
Hingga 87% alumina, kromit, magnesit, silikon karbida, silika, dan non-tanah liat lainnya termasuk zirkon digunakan untuk menghasilkan bahan tahan api non-tanah liat.
Produk refraktori keramik berkisar dari bata refraktori pembakaran tinggi tradisional hingga refraktori monolitik yang dikemas, hingga produk pembakaran akhir yang canggih, kompleks, dan modern. Komponen pembakaran akhir modern meliputi tungku batang resistansi, tungku induksi saluran, tungku tanpa inti, tungku reverberatory, bentuk impak, dll.
Komponen yang telah dibentuk sebelumnya, yang disebut batu bata dan bentuk, membentuk ubin lantai, dinding, dan lengkungan yang sangat baik dari berbagai peralatan bersuhu tinggi. Komponen yang belum dibentuk membentuk struktur internal yang monolitik. Komponen tersebut meliputi mortar bata tahan api, coran, plastik, campuran tembak, dll.
Proses Pembuatan Refraktori
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, keramik industri digunakan dalam semua proses bersuhu tinggi. Misalnya, kendaraan menggunakan berbagai jenis material seperti plastik, kaca, dan baja, yang semuanya diproduksi pada suhu tinggi. Baja dibuat dari besi menggunakan proses tertentu, dicairkan dalam wadah peleburan pada suhu di atas 2000°C.
Lapisan dalam wadah pemanas dilapisi dengan bahan keramik untuk mencegahnya meleleh atau cepat aus. Berikut ini adalah cara pembuatan produk-produk luar biasa ini:
1Pengolahan Bahan Baku
Langkah ini melibatkan persiapan bahan baku untuk memastikan bahan baku berada dalam ukuran, bentuk, dan jumlah yang diinginkan. Bahan baku dihancurkan dan digiling sebelum dibakar dan dikeringkan. Bergantung pada preferensi pelanggan, bahan baku dapat dicampur kering dengan senyawa kimia dan mineral sebelum pengemasan dan pengiriman. Hal ini memudahkan langkah-langkah selanjutnya.
2Membentuk
Terkadang bahan baku datang sebagai produk terpisah, bukan dalam bentuk campuran. Ini terjadi ketika produsen mencampurnya, baik kering maupun basah.
3Penembakan
Langkah ini melibatkan pemaparan material ke suhu ekstrem di tungku terowongan untuk membentuk ikatan keramik kuat yang menjadi ciri material tahan api. Material lepas kemudian dipindahkan ke perekat sebelum dibentuk.
4Pemrosesan Akhir
Material tersebut akan mengalami ekspansi termal, setelah itu akan digiling, digiling, dan di-sandblast untuk mendapatkan ukuran dan bentuk yang sempurna. Bergantung pada kebutuhan industri, produk akhir dapat diresapi dengan tar dan pitch sebelum pengemasan.
Jenis Bahan Tahan Api
Jenis bahan tahan api keramik yang paling umum adalah monolitik, tanah liat tahan api, alumina tinggi, zirkonia, kromit, magnesit, dan silika. Namun, pengelompokannya bergantung pada komposisi kimianya, metode pembuatannya, dan suhu fusinya:
1Komposisi Kimia
Keramik tahan api dalam kategori ini merupakan senyawa tunggal atau multi-komponen dengan unsur anorganik dan non-logam.
-
Bahan tahan api asam: Digunakan dalam suasana terak dan asam. Silika, zirkonia, dan silika alumina merupakan bahan dasar yang digunakan. Bahan refraktori utama meliputi tanah liat tahan api, kuarsa, dan silika.
-
Bahan tahan api dasar: Digunakan dalam kondisi basa dan non-asam. MgO, CaO, kromium-magnesit, dan dolomit merupakan bahan baku. Bahan-bahan yang umum digunakan adalah gabungan unsur-unsur magnesit yang terbakar habis, bijih kromium, dan dolomit.
-
Bahan tahan api netral: Digunakan dalam kondisi non-basa dan non-asam. Bahan bakunya meliputi oksida aluminium dan kromium (Al2O3 dan Cr2O3).
-
Bahan tahan api zirkonia: Zirkonium oksida (ZrO2) merupakan bahan baku utama. Bahan ini memiliki karakteristik ketahanan suhu tinggi, stabilitas volume tinggi, dan ketahanan api yang tinggi.
2Metode Pembuatan
-
Bahan tahan api yang dibakar: Keramik industri ini menggunakan bahan baku bubuk atau granular yang dibentuk, diremas, dan dikeringkan. Keramik ini kemudian dibakar pada suhu yang sangat tinggi. Contohnya termasuk batu bata dengan kandungan alumina tinggi, silika, dan tanah liat tahan api.
-
Refraktori yang tidak dibakar: Gunakan bahan tahan api granular dan bubuk secara langsung tanpa pembakaran.
-
Refraktori fungsional: Ini adalah material keramik yang menggunakan bahan baku bubuk atau butiran untuk memenuhi bentuk dan persyaratan peleburan tertentu. Material ini dapat dibakar atau tidak dibakar.
-
Refraktori monolitik: Bahan bakunya bisa berupa butiran atau bubuk dan tidak dibakar pada suhu yang sangat tinggi. Bahan baku juga digunakan segera setelah dicampur dan dipanggang.
3Suhu Fusi
-
Bahan tahan api normal: Suhu fusi berkisar antara 1580-1780°C. Misalnya: Fireclay
-
Bahan tahan api tinggi: Suhu fusi berkisar antara 1780-2000°C. Contoh: kromit
-
Bahan super tahan api: Memiliki suhu fusi di atas 2000°C. Contoh: zirconia
Pertanyaan Umum Tentang Material Tahan Api Keramik
1Apa saja sifat yang paling diinginkan dari bahan tahan api?
Bahan tahan api harus memiliki ketahanan termal yang tinggi agar dapat bertahan terhadap suhu ekstrem, ketahanan oksidasi yang tinggi, dan serangan kimia.
2Apakah bahan keramik tahan api merupakan konduktor listrik yang baik?
Bahan tahan api yang umum menahan atau menghambat aliran arus listrik yang melaluinya. Oleh karena itu, bahan ini digunakan sebagai isolator termal dan listrik yang baik. Namun, beberapa bahan seperti silikon karbida, boron karbida, dan titanium suboksida menghantarkan listrik.
3Dapatkah tanah liat berubah bentuk pada suhu pembakaran yang tinggi?
Ya. Tanah liat memerlukan suhu yang tidak terlalu tinggi dan tidak terlalu rendah selama pembakaran di tungku. Jika tidak, tanah liat dapat berubah bentuk atau meleleh, yang menyebabkan glasir menetes. Jika dibakar pada suhu yang lebih rendah dari yang dibutuhkan, produk yang dihasilkan dapat menjadi kering dan terlalu lunak untuk digunakan.
4Berapa lama bahan tahan api bertahan?
Hal ini bergantung pada jenis industri yang menggunakan material tersebut. Misalnya, industri manufaktur kaca dapat menggunakan material keramik hingga 10 tahun. Sementara itu, perusahaan baja mungkin perlu mengganti lapisan permukaannya setiap beberapa minggu.
5Apa komposisi tanah liat tahan panas?
Bahan baku utama tanah liat tahan api adalah alumina dan silika. Senyawa tersebut dicampur dengan aditif dan bahan lain yang mendukung ketahanan api bahan tersebut.
6Bisakah bahan tahan api yang digunakan dalam wadah peleburan didaur ulang?
Ya. Material keramik tahan api yang telah mengalami pemanasan ekstrem dapat digunakan kembali untuk pelapisan permukaan atau kebutuhan industri lainnya.
7Apa saja aplikasi industri bahan keramik?
Keramik tahan api digunakan dalam industri manufaktur kaca, plastik, dan baja, metalurgi, tanur tinggi, dan perusahaan manufaktur suhu tinggi lainnya.
8Di mana saya bisa mendapatkan tas fireclay di dekat saya?
KERAMIK GGS.datang adalah perusahaan keramik terkemuka yang telah beroperasi selama hampir dua dekade. Dengan proses produksi yang canggih, Anda dijamin memperoleh kantong tanah liat tahan api, semen tahan api yang dapat dicetak, dan beton tahan api berkualitas tinggi. GGSCERAMIC.datang adalah titik awal yang ideal jika Anda mencari perusahaan keramik terpadu yang mengirimkan produknya ke mana pun Anda berada tanpa mengeluarkan banyak biaya.