Рефрактерный

В области материаловедения рефрактерный , (или рефрактерный материал ) - это материал который устойчив к разложению путем тепла или химической атаки и сохраняет свою силу и жесткость при высоких температурах . ^{[ 1 ]} Это неорганические , неметаллические соединения, которые могут быть пористыми или непористыми, а их кристалличность широко варьируется: они могут быть кристаллическими , поликристаллическими , аморфными или композитными . Они обычно состоят из оксидов , карбидов или нитридов следующих элементов: кремний , алюминий , магний , кальций , бор , хром и цирконий . ^{[ 2 ]} Многие огнеупоры - это керамика , но некоторые, такие как графит, не являются, и некоторые керамики, такая как глиняная керамика, не считаются рефрактерными. Рефракции отличаются от рефрактерных металлов , которые являются элементными металлами и их сплавами , которые имеют высокие температуры плавления.

Рефракции определяются ASTM C71 как «неметаллические материалы, обладающие те химические и физические свойства, которые делают их применимыми для структур, или в качестве компонентов систем, которые подвергаются воздействию среды выше 1000 ° F (811 K; 538 ° C)». ^{[ 3 ]} Рефрактерные материалы используются в печи , печи , мусоросжигательных заводах и реакторах . Рефракции также используются для изготовления тигенных и форм для литья стекла и металлов. В секторах железной и стальной промышленности и металлов используются примерно 70% всех произведенных огнеупоров. ^{[ 4 ]}

Рефрактерные материалы

Рефрактерные материалы должны быть химически и физически стабильными при высоких температурах. В зависимости от рабочей среды они должны быть устойчивы к тепловому шоку , быть химически инертными и/или иметь специфические диапазоны теплопроводности и коэффициента теплового расширения .

Оксиды ( алюминия кремний ( ( глинозем ), кремния ( кремний ) и магния ) являются наиболее важными материалами , магния используемыми при производстве огнеупоров. Другим оксидом, обычно встречающимся в огнеупорядках, является оксид кальция ( известь ). ^{[ 5 ]} Огненные глины также широко используются при изготовлении огнеупоров.

Рефракции должны быть выбраны в соответствии с условиями, с которыми они сталкиваются. Некоторые приложения требуют специальных рефрактерных материалов. ^{[ 6 ]} Циркония используется, когда материал должен выдерживать чрезвычайно высокие температуры. ^{[ 7 ]} Кремниевый карбид и углерод ( графит ) представляют собой два других рефрактерных материала, используемых в некоторых очень тяжелых температурных условиях, но их нельзя использовать при контакте с кислородом , поскольку они окисляют и сжигали.

Бинарные соединения , такие как карбид вольфрама или нитрид бора, могут быть очень рефрактерными. Карбид хафния является наиболее рефрактерным бинарным соединением, с темой плавления 3890 ° C. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]} Карбид из тройного соединения танталам имеет одну из самых высоких точек плавления всех известных соединений (4215 ° C). ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

Дилицид молибдена имеет высокую температуру плавления 2030 года ° C и часто используется в качестве нагревательного элемента .

Использование

Рефрактерные материалы полезны для следующих функций: ^{[ 12 ]}^{[ 2 ]}

Служил тепловой барьер между горячей средой и стенкой содержащегося сосуда
Выдерживая физические напряжения и предотвращение эрозии стен сосудов из -за горячей среды
Защита от коррозии
Обеспечение теплоизоляции

Рефракции имеют несколько полезных приложений. В металлургической промышленности используются рефрактерные услуги для подкладки, печи, реакторов и других судов, которые содержат и транспортируют горячие носители, такие как металл и шлак . Рефракции имеют другие высокотемпературные применения, такие как выпущенные обогреватели, водородные реформаторы, первичные и вторичные реформаторы аммиака, печи растрескивания, котлы, каталитические растрескивающие единицы, воздушные нагреватели и серные печи. ^{[ 12 ]} Они используются для всплывающего пламени в ракетных конструкциях. ^{[ 13 ]}

Классификация рефрактерных материалов

Рефракции классифицируются несколькими способами, основываясь на:

Химический состав
Метод изготовления
Размер и форма
Температура слияния
Рефрактерность
Теплопроводность

Химический состав

Кислотные огнеупоры

Кислотные огнеупоры, как правило, непроницаемы к кислым материалам, но легко атакуют основными материалами и, таким образом, используются с кислым шлаком в кислых средах. Они включают в себя такие вещества, как кремнезем , глинозем и огненная глиняная кирпичная рефракции. Примечательными реагентами, которые могут атаковать как глинозем, так и кремнезем, представляют собой гидрофлуорическую кислоту, фосфорную кислоту и фторированные газы (например, HF, F ₂ ). ^{[ 14 ]} При высоких температурах кислотные огнеупоры также могут реагировать с лаймами и основными оксидами.

Рефракции кремнезема представляют собой рефракции, содержащие более 93% оксида кремния (SIO ₂ ). Они кислые, обладают высокой устойчивостью к тепловому шоку, потоку и устойчивости к шлаке, а также с высокой устойчивостью. Силиковые кирпичи часто используются в железной и стальной промышленности в качестве материалов для печи. Важным свойством кремнеземного кирпича является его способность поддерживать твердость при высоких нагрузках до точки слияния. ^{[ 2 ]} Силиковые огни обычно дешевле, следовательно, легко одноразовые. Были разработаны новые технологии, которые обеспечивают более высокую прочность и большую продолжительность литья с меньшим оксидом кремния (90%) при смешивании с органическими смолами.
Циркониевые огнеупоры представляют собой огнеупоры, в основном составленные из оксида циркония (ZRO ₂ ). Они часто используются для стеклянных печи, потому что они имеют низкую теплопроводность, не легко смачиваются расплавленным стеклом и имеют низкую реакционную способность с расплавленным стеклом. Эти огнеупорные материалы также полезны для применения в строительных материалах высокой температуры.
Алюминосиликатные огнеупоры в основном состоят из алюминия (AL ₂ O ₃ ) и кремнезема (SIO ₂ ). Алюминосиликатные огнеупоры могут быть полуамидными, композитом Fireclay или с высоким содержанием алюминия. ^{[ нужно разъяснения ]}^{[ 15 ]}

Основные огнеупоры

Основные огни используются в областях, где шлаки и атмосфера являются основными. Они стабильны для щелочных материалов, но могут реагировать на кислоты, что важно, например, при удалении фосфора из свиноводного железа (см. Процесс Gilchrist -Thomas ). Основное сырье принадлежит группе RO, из которой магнезия (MGO) является распространенным примером. Другие примеры включают доломит и хром-магнезию. В первой половине двадцатого века процесс изготовления стали использовал искусственный периклаз (жареный магнезит ) в качестве материала для подкладки для печи.

Магнезит огнеупорные изделия состоят из ≥ 85% оксида магния (MGO). Они обладают высокой устойчивостью к шлаке к извести и богатым железом шлаков, сильной истираемой и коррозионной стойкостью, а также высокая рефрактерность при нагрузке и обычно используются в металлургических печи. ^{[ 16 ]}
Доломитовые огнеупоры в основном состоят из карбоната кальциевого магния . Как правило, рефракции доломита используются в преобразователе и переработке печей. ^{[ 17 ]}
Магнезии-хрома, в основном состоят оксид магния (MGO) и оксида хрома (CR ₂ O ₃ ). Эти огнеупорные материалы имеют высокую рефрактерность и имеют высокую терпимость к коррозийной среде.

Нейтральные огнеупоры

Они используются в областях, где шлаки и атмосфера являются либо кислыми, либо базовыми и химически стабильны как для кислот, так и для оснований. Основное сырье принадлежит, но не ограничивается группой R ₂ O ₃ . Обычными примерами этих материалов являются глинозем (AL ₂ O ₃ ), хромия (CR ₂ O ₃ ) и углерод. ^{[ 2 ]}

Углеродные рефракции в основном состоят из углерода . Эти огнеупорные материалы часто используются в очень восстанавливающих средах, и их свойства высокой рефрактерности позволяют им превосходную тепловую стабильность и сопротивление шлакам.
Хромитные огнеупоры состоят из спекающей магнезии и хромии. Они имеют постоянный объем при высоких температурах, высокой рефрактерности и высокой устойчивостью к шлакам. ^{[ 18 ]}
Армические санкции состоит из ≥ 50% алюминия (AL ₂ O ₃ ).

Метод изготовления

Процесс сухой прессы
Слитый актерский состав
Ручная форма
Сформировано (нормальное, уволенное или химически связанное)
Не взобранный (монолитно-пластиковая, растягивающая и стрельба, литой, растворы, сухие вибрирующие цементы.)
Не сформированные сухие огнеупоры.

Размер и форма

Рефрактерные объекты изготавливаются в стандартных формах и специальных формах. Стандартные формы имеют размеры, соответствующие конвенциям, используемым производителями, и, как правило, применимы к печи или печи тех же типов. Стандартными формами обычно являются кирпичи, которые имеют стандартный размер 9 в × 4,5 дюйма × 2,5 дюйма (229 мм × 114 мм × 64 мм), и это измерение называется «один кирпичный эквивалент». «Кирпичные эквиваленты» используются при оценке того, сколько рефрактерных кирпичей он требуется для установки в промышленную печь. Существуют диапазоны стандартных форм различных размеров, изготовленных для производства стен, крыш, арок, труб и круговых апертур и т. Д. Специальные формы специально создаются для определенных мест в печи и для определенных печей или печей. Специальные формы обычно менее плотные и, следовательно, менее твердые, чем стандартные формы.

Необработанный (монолитный)

Они без предписанной формы и имеют форму только при применении. Эти типы известны как монолитные огнеупоры. Общие примеры включают в себя пластиковые массы, растягивающие массы , отлитые часы, массы стрельбы, смеси и минометы.

Сухие вибрационные накладки, часто используемые в индукционной печи , также являются монолитными и продаются и транспортируются в виде сухого порошка, обычно с составом магнезии/глинозема с добавлением других химических веществ для изменения определенных свойств. Они также находят больше применений в подкладках для бластерной печи, хотя это использование все еще редко.

Температура слияния

Рефрактерные материалы классифицируются на три типа на основе температуры слияния (температура плавления).

Нормальные огнеупоры имеют температуру слияния 1580–1780 ° C (например, пожарная глина)
Высокие огнеупоры имеют температуру слияния 1780–2000 ° C (например, хромит)
Суперрефракции имеют температуру слияния> 2000 ° C (например, циркония)

Рефрактерность

Рефрактерность - это свойство многофазы рефрактерных, чтобы достичь определенной степени размягчения при высокой температуре без нагрузки, и измеряется с помощью эквивалентного эквивалентного конуса (PCE) пирометрического конуса (PCE). Рефракции классифицируются как: ^{[ 2 ]}

Super Duty: значение PCE 33–38
Высокая обязанность: значение PCE 30–33
Промежуточная обязанность : значение PCE 28–30
Низкая обязанность : значение PCE 19–28

Теплопроводность

Рефракции могут быть классифицированы по теплопроводности как проводящие, не проводимые или изолирующие. Примерами проводящего оттенка являются кремниевый карбид (SIC) и карбид циркония (ZRC), тогда как примерами непроводящих огнеупорных санкций являются кремнезем и глинозем. Изоляционные огнеупорные материалы включают в себя кальциевые силикатные материалы, каолин и цирконии.

Изолирующие огнеупоры используются для снижения скорости потери тепла через стенки печи. Эти огнеупоры имеют низкую теплопроводность из -за высокой степени пористости, с желаемой пористой структурой небольших однородных пор, равномерно распределенных по всему рефрактерному кирпику, чтобы минимизировать теплопроводность. Изолирующие огнеупоры могут быть дополнительно классифицированы на четыре типа: ^{[ 2 ]}

Теплостойких изоляционных материалов с температурами применения ≤ 1100 ° C
Рефрактерные изоляционные материалы с температурами применения ≤ 1400 ° C
Высокие рефрактерные изоляционные материалы с температурами применения ≤ 1700 ° C
Ультра-высокие рефрактерные изоляционные материалы с температурами применения ≤ 2000 ° C

Смотрите также

Ссылки

^ Эйлса Аллаби и Майкл Аллаби (1996). Краткий словарь наук о Земле . Оксфордская книга в мягкой обложке Оксфордский университет издательство.
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон «Рефракции и классификация огнеупоров» . Ispatguru . Получено 6 марта 2020 года .
^ ASTM Том 15.01 Отмчих; Активированный углерод, продвинутая керамика
^ "Насколько круты рефрактерные материалы?" (PDF) . Журнал Южного Африканского института горнодобывающей промышленности и металлургии . 106 (сентябрь): 1–16. 2008 Получено 22 апреля 2016 года .
^ Гровер, Микелл П. (7 января 2010 г.). Основы современного производства: материалы, процессы и системы . Джон Уайли и сыновья . ISBN 9780470467008 .
^ Sonntag, Kiss, Banhidi, Weber (2009). «Новая печь для мебели для технической керамики». Керамический форум International . 86 (4): 29–34. {{cite journal}}: Cs1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Роза, Грег (2009). Цирконий . Розенская издательская группа. ISBN 9781435850705 .
^ Хью О. Пирсон (1992). Справочник по химическому отложению паров (ССЗ): принципы, технология и применение . Уильям Эндрю. С. 206–. ISBN 978-0-8155-1300-1 Полем Получено 22 апреля 2011 года .
^ ГАФНИЙ АРХИВЕНИЕ 11 августа 2017 года в The Wayback Machine , Лос -Аламос Национальная лаборатория
^ Энциклопедия науки и техники McGraw-Hill: международная справочная работа в пятнадцать томах, включая индекс . МакГроу-Хилл. 1977. с. 360. ISBN 978-0-07-079590-7 Полем Получено 22 апреля 2011 года .
^ "Хафний" . Энциклопедия Британская . Encyclopaedia Britannica, Inc. Получено 17 декабря 2010 года .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Алаа, Хусейн. «Введение в рефрактерные» (PDF) . Технологический университет - Ирак .
^ «Рефрактерные материалы для системы коррозии защиты от пламени: аналогичные отрасли и/или обследование запуска» . НАСА, январь 2009 г.
^ «Сопровождается» . Оксид алюминия, керамические свойства Al2O3 . 2013 . Получено 22 ноября 2014 года .
^ Poluboiarinov, D. N. (1960). Vysokoglinozemistye keramicheskie i ogneupornye materialy . Moscow. {{cite book}}: CS1 Maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка )
^ «Магнезит огнеупоры» . www.termormerfractories.com . Получено 6 марта 2020 года .
^ «Доломит кирпич и магнезия доломит кирпич» . www.ruizhirefractory.com . Получено 6 марта 2020 года .
^ «Хромит -рефрактерные» . TermoreFractories.com . Получено 6 марта 2020 года .

Внешние ссылки

[1] Эйлса Аллаби и Майкл Аллаби (1996). Краткий словарь наук о Земле . Оксфордская книга в мягкой обложке Оксфордский университет издательство.

[IspatGuru-2] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон «Рефракции и классификация огнеупоров» . Ispatguru . Получено 6 марта 2020 года .

[3] ASTM Том 15.01 Отмчих; Активированный углерод, продвинутая керамика

[SAIMM-4] "Насколько круты рефрактерные материалы?" (PDF) . Журнал Южного Африканского института горнодобывающей промышленности и металлургии . 106 (сентябрь): 1–16. 2008 Получено 22 апреля 2016 года .

[5] Гровер, Микелл П. (7 января 2010 г.). Основы современного производства: материалы, процессы и системы . Джон Уайли и сыновья . ISBN 9780470467008 .

[6] Sonntag, Kiss, Banhidi, Weber (2009). «Новая печь для мебели для технической керамики». Керамический форум International . 86 (4): 29–34. {{cite journal}}: Cs1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[7] Роза, Грег (2009). Цирконий . Розенская издательская группа. ISBN 9781435850705 .

[8] Хью О. Пирсон (1992). Справочник по химическому отложению паров (ССЗ): принципы, технология и применение . Уильям Эндрю. С. 206–. ISBN 978-0-8155-1300-1 Полем Получено 22 апреля 2011 года .

[9] ГАФНИЙ АРХИВЕНИЕ 11 августа 2017 года в The Wayback Machine , Лос -Аламос Национальная лаборатория

[10] Энциклопедия науки и техники McGraw-Hill: международная справочная работа в пятнадцать томах, включая индекс . МакГроу-Хилл. 1977. с. 360. ISBN 978-0-07-079590-7 Полем Получено 22 апреля 2011 года .

[11] "Хафний" . Энциклопедия Британская . Encyclopaedia Britannica, Inc. Получено 17 декабря 2010 года .

[Hussein-12] Jump up to: ^а ^{беременный} Алаа, Хусейн. «Введение в рефрактерные» (PDF) . Технологический университет - Ирак .

[13] «Рефрактерные материалы для системы коррозии защиты от пламени: аналогичные отрасли и/или обследование запуска» . НАСА, январь 2009 г.

[14] «Сопровождается» . Оксид алюминия, керамические свойства Al2O3 . 2013 . Получено 22 ноября 2014 года .

[15] Poluboiarinov, D. N. (1960). Vysokoglinozemistye keramicheskie i ogneupornye materialy . Moscow. {{cite book}}: CS1 Maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка )

[16] «Магнезит огнеупоры» . www.termormerfractories.com . Получено 6 марта 2020 года .

[17] «Доломит кирпич и магнезия доломит кирпич» . www.ruizhirefractory.com . Получено 6 марта 2020 года .

[18] «Хромит -рефрактерные» . TermoreFractories.com . Получено 6 марта 2020 года .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]