ซิลิกอนคาร์ไบด์หล่อได้ได้กลายเป็นหนึ่งในวัสดุทนไฟที่มีการกล่าวถึงมากที่สุดในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอุตสาหกรรมที่ต้องการความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน ความต้านทานการเสียดสี และประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนที่รวดเร็ว- เนื่องจากเตาเผามีประสิทธิภาพด้านพลังงานมากขึ้น-และวงจรการผลิตมีความต้องการมากขึ้น วิศวกรจึงเริ่มตั้งคำถามว่าการหล่อด้วยไฟเคลย์แบบดั้งเดิมยังคงสามารถตอบสนองความต้องการบริการสมัยใหม่ได้- หรือ Sic Castables เสนอโซลูชันที่ดีกว่าอย่างเห็นได้ชัดหรือไม่
Topower นำเสนอการเปรียบเทียบทางเทคนิคที่ครอบคลุมของ Castable ทนไฟของซิลิคอนคาร์ไบด์และ Castable ของไฟร์เคลย์ โดยมุ่งเน้นที่ประสิทธิภาพในระหว่างการหมุนเวียนด้วยความร้อน ความต้านทานต่อสารเคมี ความเสถียรทางกล และ-ต้นทุนการดำเนินงานในระยะยาว
1. ซิลิคอนคาร์ไบด์ Castables คืออะไร?
SIC Castables เป็นวัสดุทนไฟที่ไม่มีรูปทรงประสิทธิภาพสูง-ซึ่งประกอบด้วยอนุภาค SiC สารยึดเกาะอลูมินา และสารเติมแต่ง เพื่อปรับปรุงความต้านทานการเผาผนึกและการเกิดออกซิเดชัน ด้วยคุณสมบัติเฉพาะตัวของ SiC-การนำความร้อนสูง ความแข็งแรงเชิงกลที่แข็งแกร่ง และความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างดีเยี่ยม-เหล็กหล่อเหล่านี้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายใน: เตาอุ่นเหล็ก, เครื่องอุ่นเตาเผาซีเมนต์, รางวิ่งเตาหลอมเหล็ก, เตาเผาขยะ, เตาหลอมอลูมิเนียม, บล็อกหัวเผา และเฟอร์นิเจอร์เตาเผา
ปริมาณ SiC ทั่วไปมีตั้งแต่ 15% ถึง 80% ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ปริมาณ SiC ที่สูงขึ้นจะให้ความเสถียรในการหมุนเวียนความร้อนที่ดีขึ้น ความต้านทานต่อการเสียดสี และความต้านทานต่อการโจมตีของตะกรัน
2. Fireclay Castables แบบดั้งเดิมคืออะไร?
Fireclay แบบหล่อได้เป็นวัสดุทนไฟที่มีอลูมิโน-เป็นส่วนประกอบหลักซิลิเกต ซึ่งส่วนใหญ่มาจาก: สารมวลรวม Chamotte, สารยึดเกาะ Fireclay, ซีเมนต์แคลเซียมอลูมิเนต, สารตัวเติมซิลิกา
มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมานานหลายทศวรรษเนื่องจากมีต้นทุนต่ำ มีเสถียรภาพ และติดตั้งง่าย อย่างไรก็ตาม การหล่อแบบไฟร์เคลย์แบบดั้งเดิมทำงานได้ไม่ดีภายใต้:
การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว
สภาพแวดล้อมที่มีการเสียดสีสูง
การลดบรรยากาศ
การสัมผัสโลหะหลอมเหลว
ซึ่งทำให้ไม่เหมาะกับวัฏจักรอุตสาหกรรมที่มีความเร็วสูง-และอุณหภูมิสูง-สมัยใหม่
3. ความต้านทานการปั่นจักรยานด้วยความร้อน: ทำไมซิลิคอนคาร์ไบด์คาสเทเบิลถึงชนะ
การหมุนรอบความร้อน-การให้ความร้อนและความเย็นอย่างรวดเร็วระหว่างการทำงานของเตาเผา-เป็นหนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของวัสดุทนไฟ รอยแตก การหลุดร่อน และความล้าจากความร้อนมักเกิดจากความผันผวนของอุณหภูมิซ้ำแล้วซ้ำเล่า
SiC เพิ่มประสิทธิภาพการหมุนเวียนความร้อนผ่าน:
การนำความร้อนสูง (การกระจายความร้อนอย่างรวดเร็ว → ลดความเครียดจากความร้อน), ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ, โมดูลัสยืดหยุ่นสูง
,รอยแตกร้าวดีเยี่ยม-พฤติกรรมการโก่งตัว
เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ Castables ทนไฟของซิลิคอนคาร์ไบด์จึงรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างแม้ว่าจะต้องเผชิญกับอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วที่ 800–1200 องศา
ไฟร์เคลย์มีเฟสอะลูมิโน-ซิลิเกตที่:
ขยายตัวรุนแรงมากขึ้นในระหว่างการทำความร้อน พัฒนารอยแตกขนาดเล็ก-หลังจากรอบซ้ำ สูญเสียความแข็งแรงของโครงสร้างเมื่อสัมผัสกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลัน
ด้วยเหตุนี้ จึงมีแนวโน้มที่จะหลุดร่อนเร็ว โดยเฉพาะบริเวณใกล้บริเวณหัวเผาหรือบริเวณที่ให้ความร้อนเร็ว-
4. ความแข็งแรงทางกลและความต้านทานต่อการขัดถู
ซิลิคอนคาร์ไบด์แบบหล่อ: อนุภาค SiC ให้: ทนทานต่อการกัดกร่อนสูง, ทนทานต่อการเสียดสีได้ดีกว่า, โมดูลัสการแตกร้าวสูง, การเก็บรักษาความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง-
ทำให้เหมาะสำหรับ: นักวิ่งเตาหลอม, วัสดุบุผิว Bullnose, บล็อก Burner, ทางเข้าพายุไซโคลนแบบอุ่น
Fireclay Castables:ไฟร์เคลย์มี:ความต้านทานต่อการขัดถูต่ำกว่า,ความแข็งแรงลดลงที่สูงกว่า 1,000 องศา,ความต้านทานต่ำต่อฝุ่นและปูนเม็ดที่มีความเร็วสูง-
ดังนั้นสารหล่อไฟร์เคลย์จึงเสื่อมสภาพเร็วขึ้นอย่างมากในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
5. ความต้านทานการกัดกร่อนของสารเคมี
SiC มีความเสถียรทางเคมีที่ดีเยี่ยมทั้งในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและพื้นฐาน สิ่งนี้เป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับอุตสาหกรรมที่ต้องสัมผัสกับบรรยากาศ-ที่อุดมด้วยอัลคาไล กำมะถัน - หรือบรรยากาศคาร์บอนมอนอกไซด์
Sic Castables ต้านทาน: การโจมตีของอัลคาไล, การกัดกร่อนของซัลเฟอร์, เถ้าถ่านหิน, โลหะหลอมเหลว, ไอสารเคมีในการลดบรรยากาศ
Fireclay Castables มีความเสี่ยงต่อ: การโจมตีด้วยไอของอัลคาไล, การแทรกซึมของตะกรัน, การกัดกร่อนของโลหะหลอมเหลว
ข้อได้เปรียบทางเคมีนี้ช่วยปรับปรุงอายุการใช้งานของ Castables ทนไฟของซิลิคอนคาร์ไบด์ได้อย่างมากในสภาพแวดล้อมเตาเผาที่รุนแรง
6. การนำความร้อนและประสิทธิภาพพลังงาน
ความแตกต่างด้านประสิทธิภาพที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งคือการนำความร้อน
ซิลิคอนคาร์ไบด์ที่หล่อได้:SiC มีค่าการนำความร้อนสูงกว่ามวลรวมของไฟร์เคลย์ถึงห้าเท่า
ข้อดีต่างๆ ได้แก่: การถ่ายเทความร้อนเร็วขึ้น ลดการสูญเสียความร้อน การทำความร้อนในเตาเผาเร็วขึ้น ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงที่ดีขึ้น สำหรับอุตสาหกรรมที่ต้องการการประหยัดพลังงาน นี่คือข้อได้เปรียบที่สำคัญ
Fireclay Castables:ไฟร์เคลย์มีค่าการนำความร้อนต่ำ ซึ่งอาจเป็นประโยชน์ต่อฉนวนแต่ช้าลง: เส้นโค้งความร้อน-ที่เพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพของหัวเผา ความคงตัวของอุณหภูมิ สำหรับเตาเผาอุตสาหกรรมที่มีสมรรถนะสูง- สิ่งนี้จะกลายเป็นข้อเสียเปรียบในระยะยาว-
7. การติดตั้งและการทำให้แห้ง-: อะไรง่ายกว่ากัน
Fireclay Castables ติดตั้งได้ง่ายกว่าเนื่องจากมีองค์ประกอบที่เรียบง่ายและพฤติกรรมการบ่มที่คาดการณ์ได้
ซิลิคอนคาร์ไบด์ Castables อาจต้องการ:การเติมน้ำแบบควบคุม การบดอัดแบบสั่นสะเทือน เส้นโค้งการทำให้แห้งที่เหมาะสมที่สุด
อย่างไรก็ตาม เมื่อติดตั้งอย่างถูกต้อง ก็จะให้ความเสถียรในระยะยาว-ที่เหนือกว่ามาก
Sic Castables มีความเหนือกว่าแบบหล่อไฟเคลย์แบบดั้งเดิมในทุกประเภทที่สำคัญๆ ซึ่งมีความสำคัญสำหรับเตาเผาอุตสาหกรรมสมัยใหม่-โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้งานแบบหมุนเวียนด้วยความร้อน
อุตสาหกรรมที่ต้องการความทนทานสูงสุด ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อน และลดเวลาหยุดทำงานจะได้รับประโยชน์อย่างมากจากการอัพเกรดเป็น Castables ทนไฟของซิลิคอนคาร์ไบด์
