ข่าว

ข่าว

ซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำสำหรับวัสดุทนไฟ

1. ซิลิคอนคาร์ไบด์สีดำ (SiC) สำหรับวัสดุทนไฟคืออะไร?

เป็นวัสดุสังเคราะห์ที่ผลิตขึ้นโดยการลดทรายซิลิกาบริสุทธิ์สูงด้วยปิโตรเลียมโค้กในเตาเผาไฟฟ้าอุณหภูมิสูง (กระบวนการ Acheson) วัสดุที่ได้จะถูกบด ขัด และคัดแยกขนาดเม็ดต่างๆ

  • ส่วนประกอบหลัก:  ส่วนใหญ่เป็น  SiC (≥97-98.5%)โดยมีคาร์บอนอิสระ ซิลิกา และสิ่งเจือปนอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย

  • คุณสมบัติสำคัญ: พันธะโควาเลนต์  ของมัน   ทำให้มีลักษณะเฉพาะที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

2. คุณสมบัติหลักและประโยชน์ของวัสดุทนไฟ

คุณสมบัติคำอธิบายประโยชน์ในการใช้งานวัสดุทนไฟ
การนำความร้อนสูงมีประสิทธิภาพในการถ่ายเทความร้อนสูงเป็นพิเศษ (เหนือกว่าออกไซด์ส่วนใหญ่มาก)1. ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ดีเยี่ยม:  ระบายความร้อนได้อย่างรวดเร็ว ลดความเครียดจากความร้อน และป้องกันการลุกลามของรอยแตก
2. การกระจายความร้อนสม่ำเสมอดีขึ้น:  ช่วยให้การกระจายอุณหภูมิในผนังเตาเผาสม่ำเสมอยิ่งขึ้น
มีความแข็งแรงและความแข็งสูงมีความแข็งสูงมาก (ระดับความแข็งโมห์ส ~9.5) และมีความแข็งแรงเชิงกลสูง คงไว้ได้แม้ในอุณหภูมิสูง1. ทนทานต่อการเสียดสีและการกัดกร่อนเป็นเลิศ:  ทนทานต่อแรงกระแทกจากตะกรันหลอมเหลว โลหะ และก๊าซที่มีอนุภาค
2. ความแข็งแรงสูงภายใต้แรงกดที่อุณหภูมิสูง:  รักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างภายใต้แรงกดที่อุณหภูมิสูง
ความเฉื่อยทางเคมีที่ยอดเยี่ยมทนทานต่อการกัดกร่อนจากกรดหลายชนิด ตะกรัน และโลหะหลอมเหลว (โดยเฉพาะโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก) ได้เป็นอย่างดี1. ทนทานต่อการกัดกร่อนดีเยี่ยม:  โดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อตะกรันที่เป็นกรด
2. ไม่เปียกน้ำเมื่อสัมผัสกับอะลูมิเนียมและสังกะสีหลอมเหลว:  ทำให้เหมาะสำหรับเตาหลอมและชิ้นส่วนในอุตสาหกรรมโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก
ความต้านทานสูงไม่หลอมเหลวแต่จะสลายตัวที่อุณหภูมิประมาณ 2700°C ในบรรยากาศเฉื่อย และจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันในอากาศที่อุณหภูมิสูงกว่าประมาณ 1200°Cช่วยให้เกิดความเสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง (หมายเหตุ: ปฏิกิริยาออกซิเดชันเป็นปัจจัยจำกัดหลัก ซึ่งสามารถควบคุมได้โดยการออกแบบส่วนผสม)

3. การใช้งานหลักในผลิตภัณฑ์วัสดุทนไฟ

ซิลิคอนคาร์ไบ ด์ (SiC) ถูกนำมาใช้เป็น  ส่วนประกอบหลักหรือสารเติมแต่ง  เพื่อเพิ่มคุณสมบัติที่เหนือกว่าให้กับวัสดุทนไฟแบบชิ้นเดียวและแบบขึ้นรูป

ก. ขอบเขตการใช้งานหลัก:

  • เตาหลอมเหล็กและการผลิตเหล็ก:  รางลำเลียง แผ่นรองกระบวยตักเหล็กรูปทรงตอร์ปิโด – บริเวณที่มีการเสียดสีอย่างรุนแรงจากโลหะร้อนและตะกรัน

  • อุตสาหกรรมโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (อลูมิเนียม ทองแดง สังกะสี):  วัสดุบุผนังเตาหลอมและเตารักษาอุณหภูมิ ระบบรางลำเลียง บล็อกก๊อก ท่อป้องกันเทอร์โมคัปเปิล คุณสมบัติที่ไม่เปียกน้ำมีความสำคัญอย่างยิ่งในที่นี้

  • เตาเผาเซรามิกและเตาหลอม:  อุปกรณ์เตาเผา ( แผ่นรองเผา ตัวตั้งเตา ลูกกลิ้ง) – คุณสมบัติการนำความร้อนและความแข็งแรงสูงของ SiC ช่วยให้รอบการเผาเร็วขึ้นและรองรับน้ำหนักได้มากขึ้น

  • โรงงานเผาขยะและโรงงานผลิตพลังงานจากขยะ:  วัสดุบุรองสำหรับพื้นที่ที่สัมผัสกับเถ้าลอยที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและก๊าซที่ก่อให้เกิดการกัดกร่อน

  • เคมีและปิโตรเคมี:  วัสดุบุผนังสำหรับเครื่องปฏิกรณ์และเครื่องผลิตก๊าซที่ต้องสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

ข. รูปแบบผลิตภัณฑ์วัสดุทนไฟ:

  1. อิฐและรูปทรงที่ทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์:  มีส่วนประกอบของซิลิคอนคาร์ไบด์ 50-90% ใช้สำหรับพื้นที่ที่มีการเสียดสี/การกัดกร่อนสูง (เช่น ผนังด้านข้างของเตาหลอมอะลูมิเนียม หลังคาของรถเข็นในเตาเผา)

  2. วัสดุหล่อและวัสดุโมโนลิธิกทนไฟ:

    • วัสดุหล่อซีเมนต์ต่ำ (LCC) และวัสดุหล่อซีเมนต์ต่ำมาก (ULCC):  การเติมมวลรวม SiC 10-30% ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันและการสึกหรออย่างมีนัยสำคัญ สำหรับวัสดุบุผนังในไซโคลน หัวเผา และผนังด้านล่างของเตาหลอม

    • พลาสติกและวัสดุอุดรอยแตก:  ใช้สำหรับซ่อมแซมและบุพื้นที่ เช่น พื้นเตาเผา

  3. ผลิตภัณฑ์พิเศษ:  เบ้าหลอม, ท่อลม, หัวฉีดเตาเผา

4. ข้อควรพิจารณาที่สำคัญและข้อจำกัด

  • การออกซิเดชัน:  จุดอ่อนสำคัญ ที่อุณหภูมิสูงกว่า ~1200°C ในบรรยากาศที่มีออกซิเจน ซิลิคอนคาร์ไบด์จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันกลายเป็นซิลิกาออกไซด์ ซึ่งอาจทำให้ปริมาตรขยายตัวและเสื่อมสภาพในที่สุด

    • กลยุทธ์ในการลดผลกระทบ:  ใช้ในบรรยากาศที่ไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันหรือรีดักชัน การใช้สารต้านอนุมูลอิสระ (Si, Al, Si₃N₄) ในส่วนผสม หรือการสร้างชั้นเคลือบ/สารเคลือบป้องกัน

  • การโจมตีจากด่าง:  มีความเสี่ยงต่อการถูกโจมตีจากด่างเข้มข้นและตะกรันพื้นฐาน (ที่มีแคลเซียมออกไซด์สูง) ที่อุณหภูมิสูง

  • ต้นทุน:  แพงกว่าวัสดุทนไฟทั่วไป เช่น บอกไซต์หรืออลูมินาหลอมสีน้ำตาล การใช้งานคุ้มค่าเมื่อประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นมีมากกว่าต้นทุน

5. การจัดเกรดและการคัดเลือกวัสดุทนไฟ

  • ขนาดเม็ด:  มีให้เลือกหลายขนาด ตั้งแต่เม็ดหยาบ (เช่น 0-1 มม., 1-3 มม.) ไปจนถึงผงละเอียด (200 เมช, 325 เมช) การกระจายขนาดเม็ดได้รับการออกแบบอย่างพิถีพิถันเพื่อให้ได้ความหนาแน่นในการบรรจุและประสิทธิภาพที่ดีที่สุดในส่วนผสมวัสดุทนไฟขั้นสุดท้าย

  • ความบริสุทธิ์:  โดยทั่วไปแล้ว วัสดุเกรดทนไฟจะมีระดับความบริสุทธิ์ต่ำกว่า (97-98.5%) เมื่อเทียบกับวัสดุเกรดขัดถูหรือเกรดโลหะวิทยา ระดับคาร์บอนและซิลิกาอิสระที่ควบคุมได้นั้นสามารถยอมรับได้ ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

Scroll to Top