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 градусів, такі як ніобій, хром, цирконій, вольфрам, тантал тощо, також вважаються вогнетривкими матеріалами.
Вогнетривкі матеріали використовуються в печах, печах, сміттєспалювальних заводах і реакторах. Вогнетриви використовуються також у виробництві тиглів і форм для лиття скла і металу, а також для облицювання систем запалів пускових конструкцій ракет. Сьогодні металургійна промисловість і ливарна промисловість використовують приблизно 60% усіх вогнетривких матеріалів.
Характеристика вогнетривких матеріалів
Вогнетривкі матеріали повинні бути хімічно і фізично стійкими до високих температур. Залежно від робочого середовища вони повинні бути стійкими до теплового удару, хімічно інертними та/або мати певні діапазони теплопровідності та коефіцієнта теплового розширення.
Оксиди алюмінію (оксид алюмінію), кремнію (кремнезем) і магнію (оксид магнію) є найважливішими матеріалами, які використовуються у виробництві вогнетривів. Іншим оксидом, який зазвичай зустрічається у вогнетривких матеріалах, є оксид кальцію (вапна). Вогнетривка глина також широко використовується у виробництві вогнетривких матеріалів.
Вогнетривкі матеріали необхідно вибирати виходячи з умов, в яких вони будуть виникати. Для деяких застосувань потрібні спеціальні вогнетривкі матеріали. Цирконій використовується, коли матеріал повинен витримувати надзвичайно високі температури. Карбід кремнію та вуглець (графіт) є двома іншими вогнетривкими матеріалами, які використовуються в дуже суворих температурних умовах, але вони не можуть контактувати з киснем, оскільки вони окислюються та горять.
Бінарні сполуки, такі як карбід вольфраму або нітрид бору, можуть бути дуже тугоплавкими. Карбоніт є найбільш тугоплавкою бінарною сполукою з відомої точки плавлення 3890 градусів. Потрійна сполука карбід танталу-гафнію має одну з найвищих температур плавлення з усіх відомих сполук (4215 град. ).
Вогнетривкі матеріали можуть використовуватися для наступних функцій:
Діє як тепловий бар'єр між теплоносієм і стінкою контейнера
Витримувати фізичний тиск і запобігати руйнуванню стінки контейнера теплоносієм
Антикорозійний
Забезпечити теплоізоляцію
Вогнетриви мають різноманітні корисні застосування. У металургійній промисловості вогнетривкі матеріали використовуються для футерування печей, печей, реакторів та інших резервуарів, які містять і транспортують гарячі середовища, такі як метали та шлак. Вогнетриви мають інші високотемпературні застосування, такі як нагрівачі згоряння, водневі риформінги, аміачні первинні та вторинні риформінги, печі крекінгу, комунальні котли, установки каталітичного крекінгу, повітронагрівачі та печі сірки.
