Огнеупорные керамические материалы играют неотъемлемую роль в большинстве (если не во всех) отраслях высокотемпературной обработки. Они демонстрируют невероятную термостойкость и долговечность. Многие отрасли теперь используют их способность выдерживать высокие температуры без деформации или размягчения. Таким образом, отрасли имеют связь между передовыми технологиями обработки и новыми материалами, что имеет решающее значение для создания масштабируемых производственных решений.
В этой статье рассматривается вся информация об этих футуристических материалах, включая их фундаментальную роль в различных секторах экономики.
Начнем с основ!
Что такое огнеупорный керамический материал?
«Керамика» происходит от древнегреческого слова «Keramos», что означает обожженные вещи. «Keramos» относился к предметам, изготовленным из натуральных материалов, которые выдержали экстремальные температуры. Широко используемый сейчас, «керамика» описывает неорганические, неметаллические материалы, используемые или обрабатываемые в условиях высоких температур.
По своей сути огнеупорный материал — это материал, который демонстрирует высокую жесткость, упругость и чистоту в условиях экстремально высоких температур. Он используется для удержания или передачи тепла. Он также может использоваться для защиты от высокотемпературных химических процессов и реакций.
Способность огнеупорных материалов оставаться химически инертными в таких процессах и механически стабильными используется при производстве жидких металлов и сплавов.
В процессе обработки стекла огнеупоры удерживают тепло и защищают стеклянную продукцию от химического загрязнения. Компании по производству цемента используют их для защиты своих сталелитейных заводов от тепла и химических реакций. Кроме того, огнеупорные изделия могут использоваться для передачи тепла в доменных печах.
Огнеупорные материалы обычно выдерживают высокогазообразные, высокотемпературные среды, что облегчает производство других продуктов. Они могут быть пористыми или непористыми. В зависимости от уровня кристалличности огнеупорная керамика классифицируется как композитная, аморфная, кристаллическая или поликристаллическая.
Химики и физики манипулируют такими элементами, как цирконий, кремний, магний, бор и кальций, чтобы решать различные промышленные потребности. Элементы объединяются с карбидами, оксидами или нитридами для формирования высокоустойчивых, антикоррозионных и термостойких материалов.
Например, оксид циркония (цирконий) и карбид кремния являются двумя высококлассными огнеупорными материалами, которые остаются жесткими при чрезвычайно высоких температурах. Бинарные соединения, такие как нитрид бора, карбид вольфрама и карбид гафния, очень тугоплавкие, с температурой плавления последнего 3890°C.
Некоторые из этих соединений выдерживают высокие температуры, но могут гореть при воздействии кислородной атмосферы. Другие, такие как дисилицид молибдена, подходят для использования в качестве нагревательных элементов, а некоторые используются в качестве огнеупорных футеровочных материалов.
Процесс производства огнеупорной керамики
Как правило, огнеупорный материал должен выдерживать высокие температуры не ниже 538°C (1000°F). Они должны демонстрировать высокая механическая прочность с высокой стойкостью к истиранию. Чтобы выдерживать чрезвычайно агрессивные среды, они должны быть устойчивы к химическим веществам даже при экстремальных температурах. Таким образом, они предложат производственному оборудованию эффективную защиту и облицовку поверхности.
Такие материалы производятся в экстремальных условиях. Шамот, который образован до 87,5% глинозема и гидросиликатов алюминия, используется для формирования глиняных огнеупорных материалов. В связи с различными потребностями промышленности могут использоваться различные глинистые минералы, такие как комовая глина, обычная глина, бентонит и каолин.
До 87% из глиноземДля производства неглинистых огнеупорных материалов используют хромит, магнезит, карбид кремния, кремнезем и другие неглинистое сырье, включая циркон.
Керамические огнеупорные изделия варьируются от традиционного огнеупорного кирпича высокой обжига до упакованного монолитного огнеупора, до усовершенствованных, сложных и современных изделий с финишным обжигом. Современные компоненты с финишным обжигом включают печи с стержнем сопротивления, индукционные печи с каналом, тигельные печи, отражательные печи, ударные формы и т. д.
Предварительно сформированные компоненты, называемые кирпичами и формами, образуют превосходные напольные плитки, стены и арки различного высокотемпературного оборудования. Неформованные компоненты образуют внутренние монолитные структуры. Они включают огнеупорные кирпичные растворы, литые бетоны, пластмассы, торкрет-массы и т. д.
Процессы производства огнеупорных материалов
Как мы уже упоминали ранее, промышленная керамика используется во всех высокотемпературных процессах. Например, в автомобиле используются различные типы материалов, такие как пластик, стекло и сталь, все они производятся при высоких температурах. Сталь изготавливается из железа с использованием особых процессов, плавясь в тигле при температуре выше 2000°C.
Внутренние футеровки нагревательного тигля облицованы керамическими материалами, чтобы предотвратить его плавление или быстрый износ. Вот как производятся эти замечательные изделия:
1Переработка сырья
Этот шаг включает подготовку сырья, чтобы обеспечить ему желаемый размер, форму и количество. Сырье измельчается и измельчается перед прокалкой и сушкой. В зависимости от предпочтений заказчика сырье может быть смешано в сухом виде с химическими соединениями и минералами перед упаковкой и отправкой. Это облегчает последующие шаги.
2Формирование
Иногда сырье поставляется в виде отдельных продуктов, а не предварительно смешанных. Это когда производитель смешивает их, либо в сухом, либо во влажном виде.
3Обжиг
Этот этап включает в себя подвергание материала экстремальным температурам в туннельной печи для формирования прочных керамических связей, характерных для огнеупорных материалов. Затем сыпучий материал переносится в связующее вещество перед формованием.
4Окончательная обработка
Материал будет подвергаться термическому расширению, после чего он будет фрезерован, отшлифован и подвергнут пескоструйной обработке для достижения идеального размера и формы. В зависимости от потребностей отрасли конечный продукт может быть пропитан смолой и пеком перед упаковкой.
Типы огнеупорных материалов
Наиболее распространенными типами керамических огнеупорных материалов являются монолитные, шамот, высокоглиноземистый, цирконий, хромит, магнезит, и кремний. Однако их классификация зависит от их химического состава, способа изготовления и температуры плавления:
1Химический состав
Огнеупорная керамика этой категории представляет собой одно- или многокомпонентные соединения с неорганическими и неметаллическими элементами.
-
Кислотные огнеупорные материалы: Используется в шлаковых и кислотных средах. Основными используемыми материалами являются кремнезем, цирконий и алюмосиликат. Основные огнеупоры включают шамот, кварци кремний.
-
Основные огнеупорные материалы: Используется в основных, некислотных условиях. MgO, CaO, хроммагнезит и доломит являются сырьем. Типичные материалы сочетают элементы обожженного магнезита, хромовых руд и доломита.
-
Нейтральные огнеупорные материалы: Используется в неосновных, некислотных условиях. Сырьем являются оксиды алюминия и хрома (Al2O3 и Cr2O3).
-
Огнеупорные материалы на основе диоксида циркония: Основным сырьем является оксид циркония (ZrO2). Он характеризуется высокой термостойкостью, высокой объемной стабильностью и высокой огнеупорностью.
2Способ изготовления
-
Обожженные огнеупоры: Это промышленная керамика, в которой используется порошкообразное или гранулированное сырье, которое формуется, замешивается и высушивается. Затем его обжигают при очень высоких температурах. Примерами могут служить высокоглиноземистый, кремнеземистый и шамотный кирпич.
-
Необожженные огнеупоры: Использовать гранулированные и порошкообразные огнеупорные материалы напрямую, без обжига.
-
Функциональные огнеупоры: Это керамические материалы, в которых используется порошкообразное или гранулированное сырье для соответствия определенным требованиям к форме и плавке. Они могут быть обожженными или необожженными.
-
Монолитные огнеупоры: Сырье может быть гранулированным или порошкообразным и не обжигается при очень высоких температурах. Сырье также используется сразу после смешивания и обжаривания.
3Температура плавления
-
Обычные огнеупорные материалы: Температура плавления колеблется в пределах 1580-1780°C. Например: шамот
-
Высокоогнеупорные материалы: Температура плавления колеблется в пределах 1780-2000°C. Например: хромит
-
Сверхогнеупорные материалы: Имеют температуру плавления выше 2000°C. Например: цирконий
Часто задаваемые вопросы о керамических огнеупорных материалах
1Каковы наиболее востребованные свойства огнеупорного материала?
Огнеупорный материал должен обладать высокой термической стойкостью, чтобы выдерживать высокие температуры, высокой стойкостью к окислению и химическому воздействию.
2Являются ли огнеупорные керамические материалы хорошими проводниками электричества?
Типичный огнеупорный материал сопротивляется или препятствует прохождению через него электрического тока. Поэтому они используются как хорошие тепловые и электрические изоляторы. Однако некоторые материалы, такие как карбид кремния, карбид бора и субоксид титана, проводят электричество.
3Может ли глина деформироваться при высоких температурах обжига?
Да. Глина требует не очень высоких и не очень низких температур при обжиге в печи. В противном случае она может деформироваться или расплавиться, что приведет к стеканию глазури. Если обжигать при более низких температурах, чем требуется, изделия могут получиться сухими и слишком мягкими для использования.
4Каков срок службы огнеупорных материалов?
Это субъективно в зависимости от типа отрасли, в которой используется материал. Например, стекольная промышленность может использовать керамический материал до 10 лет. В то время как сталелитейным компаниям может потребоваться замена поверхностной облицовки каждые несколько недель.
5Каков состав термостойкой глины?
Основным сырьем для огнеупорной глины являются глинозем и кремний. Соединения смешиваются с добавками и другими ингредиентами, которые поддерживают огнеупорность материала.
6Можно ли перерабатывать огнеупорные материалы, используемые в тигле?
Да. Огнеупорные керамические материалы, которые уже подвергались воздействию экстремальных температур, могут быть повторно использованы для футеровки поверхностей или других промышленных нужд.
7Каковы промышленные применения керамических материалов?
Огнеупорная керамика используется в стекольной, пластмассовой и сталелитейной промышленности, металлургии, доменных печах и других высокотемпературных производствах.
8Где поблизости от меня можно купить шамотный мешок?
GGSКЕРАМИКА.ком является ведущей керамической компанией, работающей почти два десятилетия. Благодаря их передовым производственным процессам вы можете быть уверены в высококачественных шамотных мешках, литом огнеупорном цементе и огнеупорном бетоне. GGSCERAMIC.ком является идеальной отправной точкой, если вы ищете комплексную компанию по производству керамики, которая доставляет свою продукцию в любую точку мира, не тратя при этом целое состояние.