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 องศา เช่น ไนโอเบียม โครเมียม เซอร์โคเนียม ทังสเตน แทนทาลัม ฯลฯ ก็ถือเป็นวัสดุทนไฟเช่นกัน
วัสดุทนไฟใช้ในเตาเผา เตาเผา เตาเผาขยะ และเครื่องปฏิกรณ์ วัสดุทนไฟยังใช้ในการผลิตถ้วยใส่ตัวอย่างและแม่พิมพ์สำหรับการหล่อแก้วและโลหะ และในการหุ้มระบบฟิวส์สำหรับโครงสร้างการปล่อยจรวด ปัจจุบัน อุตสาหกรรมเหล็กและอุตสาหกรรมหล่อโลหะใช้วัสดุทนไฟประมาณ 60% ของวัสดุทนไฟทั้งหมด
ลักษณะของวัสดุทนไฟ
วัสดุทนไฟจะต้องมีความเสถียรทางเคมีและทางกายภาพที่อุณหภูมิสูง อุปกรณ์เหล่านี้จะต้องทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบฉับพลัน เฉื่อยทางเคมี และ/หรือมีช่วงการนำความร้อนและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่เฉพาะเจาะจง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมการทำงาน
ออกไซด์ของอลูมิเนียม (อลูมิเนียมออกไซด์) ซิลิคอน (ซิลิกา) และแมกนีเซียม (แมกนีเซียมออกไซด์) เป็นวัสดุที่สำคัญที่สุดที่ใช้ในการผลิตวัสดุทนไฟ ออกไซด์อื่นที่พบได้ทั่วไปในวัสดุทนไฟคือแคลเซียม (มะนาว) ออกไซด์ ดินเหนียวทนไฟยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตวัสดุทนไฟ
ต้องเลือกวัสดุทนไฟตามเงื่อนไขที่จะเผชิญ การใช้งานบางอย่างต้องใช้วัสดุทนไฟพิเศษ เซอร์โคเนียถูกใช้เมื่อวัสดุต้องทนต่ออุณหภูมิที่สูงมาก ซิลิคอนคาร์ไบด์และคาร์บอน (กราไฟท์) เป็นวัสดุทนไฟอีกสองชนิดที่ใช้ในสภาวะอุณหภูมิที่รุนแรงมาก แต่ไม่สามารถสัมผัสกับออกซิเจนได้เนื่องจากจะออกซิไดซ์และเผาไหม้
สารประกอบไบนารี่ เช่น ทังสเตนคาร์ไบด์หรือโบรอนไนไตรด์อาจเป็นวัสดุทนไฟได้มาก Carbonite เป็นสารประกอบไบนารี่ที่ทนไฟได้มากที่สุดซึ่งมีจุดหลอมเหลว 3890 องศา สารประกอบไตรนารีแทนทาลัม-ฮาฟเนียม คาร์ไบด์มีจุดหลอมเหลวสูงที่สุดแห่งหนึ่งในบรรดาสารประกอบที่รู้จักทั้งหมด (4215 องศา)
วัสดุทนไฟสามารถใช้เพื่อฟังก์ชั่นต่อไปนี้:
ทำหน้าที่เป็นแผงกั้นความร้อนระหว่างตัวกลางความร้อนกับผนังภาชนะ
ทนต่อแรงกดดันทางกายภาพและป้องกันไม่ให้ตัวกลางความร้อนกัดกร่อนผนังภาชนะ
ป้องกันการกัดกร่อน
จัดให้มีฉนวนกันความร้อน
วัสดุทนไฟมีการใช้งานที่มีประโยชน์มากมาย ในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา วัสดุทนไฟถูกนำมาใช้ในการวางแนวเตาเผา เตาเผา เครื่องปฏิกรณ์ และภาชนะอื่นๆ ที่บรรจุและขนส่งสื่อร้อน เช่น โลหะและตะกรัน วัสดุทนไฟมีการใช้งานที่อุณหภูมิสูงอื่นๆ เช่น เครื่องทำความร้อนแบบเผาไหม้ เครื่องปฏิรูปไฮโดรเจน เครื่องปฏิรูปปฐมภูมิและทุติยภูมิแอมโมเนีย เตาแคร็ก หม้อต้มอเนกประสงค์ หน่วยแคร็กแบบเร่งปฏิกิริยา เครื่องทำความร้อนอากาศ และเตาซัลเฟอร์
