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 градусов, такие как ниобий, хром, цирконий, вольфрам, тантал и т. д., также считаются огнеупорными материалами.
Огнеупорные материалы используются в печах, печах, мусоросжигательных заводах и реакторах. Огнеупоры применяют также при изготовлении тиглей и форм для литья стекла и металла, при облицовке взрывательных систем стартовых конструкций ракет. Сегодня в сталелитейной и литейной промышленности используется около 60% всех огнеупорных материалов.
Характеристики огнеупорных материалов
Огнеупорные материалы должны быть химически и физически устойчивы при высоких температурах. В зависимости от рабочей среды они должны быть устойчивы к тепловому удару, химически инертны и/или иметь определенные диапазоны теплопроводности и коэффициента теплового расширения.
Оксиды алюминия (оксид алюминия), кремния (кремнезем) и магния (оксид магния) являются важнейшими материалами, используемыми при производстве огнеупоров. Другой оксид, обычно встречающийся в огнеупорных материалах, — это оксид кальция (извести). Огнеупорная глина также широко используется при производстве огнеупорных материалов.
Огнеупорные материалы необходимо выбирать исходя из условий, с которыми им придется столкнуться. В некоторых случаях требуются специальные огнеупорные материалы. Цирконий используется, когда материал должен выдерживать чрезвычайно высокие температуры. Карбид кремния и углерод (графит) — два других огнеупорных материала, используемых в некоторых очень суровых температурных условиях, но они не могут вступать в контакт с кислородом, потому что окисляются и горят.
Бинарные соединения, такие как карбид вольфрама или нитрид бора, могут быть очень тугоплавкими. Карбонит — наиболее тугоплавкое известное бинарное соединение с температурой плавления 3890 градусов. Тройное соединение карбид тантала-гафния имеет одну из самых высоких температур плавления среди всех известных соединений (4215 градусов).
Огнеупорные материалы могут использоваться для следующих функций:
Действует как тепловой барьер между теплоносителем и стенкой контейнера.
Выдерживать физическое давление и предотвращать разрушение стенок контейнера теплоносителем.
Антикоррозийный
Обеспечить теплоизоляцию
Огнеупоры имеют множество полезных применений. В металлургической промышленности огнеупорные материалы используются для облицовки печей, обжиговых печей, реакторов и других сосудов, содержащих и транспортирующих горячие среды, такие как металлы и шлак. Огнеупоры имеют и другие высокотемпературные применения, такие как нагреватели сгорания, установки водородного риформинга, установки первичного и вторичного риформинга аммиака, печи крекинга, коммунальные котлы, установки каталитического крекинга, воздухонагреватели и печи для серы.
