คำนิยาม:
เป็นวัสดุอโลหะที่มีการหักเหของแสงไม่น้อยกว่า 1,580 องศา ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและการกัดกร่อนของสารเคมีได้ดี ค่าการนำความร้อนต่ำ และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวต่ำ ความต้านทานการทนไฟหมายถึงอุณหภูมิเป็นองศาเซลเซียสซึ่งเป็นตัวอย่างทรงกรวยของ
วัสดุทนไฟสามารถต้านทานการกระทำของอุณหภูมิสูงได้โดยไม่ทำให้อ่อนลงและละลายโดยไม่มีภาระ วัสดุทนไฟมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโลหะวิทยา อุตสาหกรรมเคมี ปิโตรเลียม การผลิตเครื่องจักร ซิลิเกต พลังงาน และสาขาอุตสาหกรรมอื่นๆ มีการใช้ในปริมาณมากที่สุดในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา ซึ่งคิดเป็น 50%-60% ของผลผลิตทั้งหมด
พิมพ์:
วัสดุทนไฟมีหลายประเภทซึ่งมักจะแบ่งออกเป็นวัสดุทนไฟธรรมดา (1580 ~ 1770 องศา) วัสดุทนไฟขั้นสูง (1770 ~ 2000 องศา) และวัสดุทนไฟเกรดพิเศษ (สูงกว่า 2000 องศา) ตามความทนไฟของพวกเขา ตามคุณสมบัติทางเคมี พวกมันแบ่งออกเป็นวัสดุทนไฟที่เป็นกรด วัสดุทนไฟปานกลาง และวัสดุทนไฟเกรดกลาง วัสดุทนไฟทนและวัสดุทนไฟอัลคาไลน์ นอกจากนี้ยังมีวัสดุทนไฟสำหรับโอกาสพิเศษต่างๆ
องค์ประกอบ:
วัสดุทนไฟที่เป็นกรดประกอบด้วยซิลิคอนออกไซด์เป็นส่วนประกอบหลัก และมักใช้อิฐซิลิกาและอิฐดินเหนียว อิฐซิลิกาเป็นผลิตภัณฑ์ซิลิกาที่มีซิลิคอนออกไซด์มากกว่า 94% วัตถุดิบที่ใช้ ได้แก่ ซิลิกา อิฐซิลิกาเสีย ฯลฯ มีความทนทานต่อการกัดเซาะตะกรันที่เป็นกรด อุณหภูมิอ่อนตัวสูงภายใต้ภาระ และปริมาตรไม่หดตัวหรือขยายตัวเล็กน้อยหลังจากการเผาซ้ำหลายครั้ง อย่างไรก็ตาม มันไวต่อการกัดเซาะโดยตะกรันอัลคาไลน์และมีความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิต่ำ อิฐซิลิกาส่วนใหญ่ใช้ในอุปกรณ์ระบายความร้อน เช่น เตาอบโค้ก เตาหลอมแก้ว และเตาหลอมเหล็กกรด อิฐดินเหนียวทำจากดินเหนียวทนไฟเป็นวัตถุดิบหลักและมีอลูมินา 30% ถึง 46% เป็นวัสดุทนไฟที่มีความเป็นกรดอ่อนซึ่งมีความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความต้านทานการกัดกร่อนต่อตะกรันที่เป็นกรดได้ดี และมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย
วัสดุทนไฟที่เป็นกลางส่วนใหญ่ประกอบด้วยอลูมิเนียมออกไซด์ โครเมียมออกไซด์ หรือคาร์บอน ผลิตภัณฑ์คอรันดัมที่มีอลูมินามากกว่า 95% เป็นวัสดุทนไฟคุณภาพสูงพร้อมการใช้งานที่หลากหลาย อิฐโครเมียมที่มีโครเมียมออกไซด์เป็นส่วนประกอบหลักมีความต้านทานการกัดกร่อนต่อตะกรันเหล็กได้ดี แต่มีความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิต่ำและมีอุณหภูมิการเปลี่ยนรูปต่ำภายใต้ภาระที่อุณหภูมิสูง วัสดุทนไฟที่เป็นคาร์บอน ได้แก่ อิฐคาร์บอน ผลิตภัณฑ์กราไฟท์ และผลิตภัณฑ์ซิลิคอนคาร์ไบด์ มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ การนำความร้อนสูง ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อนได้ดี มีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง และทนต่อการกัดกร่อนของกรด ด่าง และเกลือ โดยเฉพาะกรดและด่างอ่อน ต้านทานได้ดี ไม่เปียกด้วยโลหะและตะกรัน น้ำหนักเบา มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุซับในเตาอุณหภูมิสูงและยังใช้เป็นซับในหม้อนึ่งความดันในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและเคมีอีกด้วย
วัสดุทนไฟที่เป็นด่างประกอบด้วยแมกนีเซียมออกไซด์และแคลเซียมออกไซด์เป็นส่วนประกอบหลัก และมักใช้อิฐแมกนีเซีย อิฐแมกนีเซียที่มีแมกนีเซียมออกไซด์มากกว่า 80% ถึง 85% มีความต้านทานต่อตะกรันอัลคาไลน์และตะกรันเหล็กได้ดี และมีการหักเหของแสงได้สูงกว่าอิฐดินเหนียวและอิฐซิลิกา ส่วนใหญ่ใช้ในเตาเผาแบบเปิด, เครื่องแปลงออกซิเจนแบบเป่า, เตาไฟฟ้า, อุปกรณ์ถลุงโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก และอุปกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูงบางชนิด วัสดุทนไฟที่ใช้ในโอกาสพิเศษ ได้แก่ วัสดุออกไซด์อุณหภูมิสูง เช่น อลูมินา แลนทานัมออกไซด์ เบริลเลียมออกไซด์ แคลเซียมออกไซด์ เซอร์โคเนียมออกไซด์ ฯลฯ และวัสดุผสมทนไฟ เช่น คาร์ไบด์ ไนไตรด์ โบไรด์ ซิลิไซด์ และซัลไฟด์ ฯลฯ.; วัสดุคอมโพสิตที่มีอุณหภูมิสูงส่วนใหญ่ได้แก่ เซอร์เมต สารเคลือบอนินทรีย์ที่มีอุณหภูมิสูง และเซรามิกเสริมเส้นใย
วัสดุทนไฟทั่วไป:
วัสดุทนไฟที่ใช้บ่อย ได้แก่ อิฐ AZS อิฐคอรันดัม อิฐแมกนีเซียโครเมียมพันธะโดยตรง อิฐซิลิกอนคาร์ไบด์ อิฐซิลิกอนคาร์ไบด์พันธะซิลิกอนไนไตรด์ และวัสดุทนไฟที่ไม่ใช่ออกไซด์ เช่น ไนไตรด์ ซิลิไซด์ ซัลไฟด์ โบไรด์ และคาร์ไบด์ แคลเซียมออกไซด์ โครเมียมออกไซด์ อลูมิเนียมออกไซด์ แมกนีเซียมออกไซด์ เบริลเลียมออกไซด์ และวัสดุทนไฟอื่น ๆ วัสดุทนไฟฉนวนที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ผลิตภัณฑ์ไดอะตอมไมต์ ผลิตภัณฑ์แร่ใยหิน แผงฉนวน ฯลฯ วัสดุทนไฟที่ไม่มีรูปทรงที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ วัสดุปะเตาหลอม วัสดุกระแทกทนไฟ วัสดุหล่อทนไฟ พลาสติกทนไฟ โคลนทนไฟ วัสดุการยิงทนไฟ วัสดุฉายภาพทนไฟ เคลือบทนไฟ , หล่อทนไฟน้ำหนักเบา ฯลฯ
วัสดุทนไฟที่เป็นกรด
อิฐซิลิกาและอิฐดินเหนียวถูกนำมาใช้ในปริมาณที่มากขึ้น อิฐซิลิกาเป็นผลิตภัณฑ์ซิลิกาที่มี SiO2 มากกว่า 93% วัตถุดิบที่ใช้ ได้แก่ ซิลิกา อิฐซิลิกาเสีย ฯลฯ อิฐซิลิกามีความทนทานต่อการกัดเซาะตะกรันที่เป็นกรด แต่ไวต่อการกัดเซาะตะกรันอัลคาไลน์ อุณหภูมิการทำให้โหลดอ่อนลงนั้นสูงมาก ใกล้กับการหักเหของแสง หลังจากการเผาซ้ำหลายครั้ง ปริมาตรจะไม่หดตัวหรือขยายตัวแม้แต่น้อย แต่ความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมินั้นไม่ดี อิฐซิลิกาส่วนใหญ่ใช้ในอุปกรณ์ระบายความร้อน เช่น เตาอบโค้ก เตาหลอมแก้ว และเตาหลอมเหล็กกรด อิฐดินเหนียวมีอลูมินา 30% ~ 46% พวกเขาใช้ดินเหนียวทนไฟเป็นวัตถุดิบหลัก มีระดับทนไฟ 1580 ~ 1770 องศาและทนต่อแรงกระแทกจากความร้อนได้ดี เป็นวัสดุทนไฟที่มีความเป็นกรดอ่อนซึ่งทนทานต่อตะกรันที่เป็นกรดและมีประโยชน์ใช้สอยมากมาย ปัจจุบันเป็นวัสดุทนไฟประเภทที่มีการผลิตมากที่สุด
วัสดุทนไฟที่เป็นกลาง
เฟสคริสตัลหลักในผลิตภัณฑ์อะลูมิเนียมสูงคือมัลไลท์และคอรันดัม เนื้อหาของคอรันดัมจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณอลูมินาที่เพิ่มขึ้น ผลิตภัณฑ์คอรันดัมที่มีอลูมินามากกว่า 95% เป็นวัสดุทนไฟคุณภาพสูงพร้อมการใช้งานที่หลากหลาย อิฐโครเมียมส่วนใหญ่ทำจากแร่โครเมียม และเฟสคริสตัลหลักคือโครไมต์ มีความต้านทานการกัดกร่อนต่อตะกรันเหล็กได้ดี แต่มีความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิต่ำและมีอุณหภูมิการเปลี่ยนรูปต่ำภายใต้ภาระที่อุณหภูมิสูง อิฐโครเมียมแมกนีเซียที่ทำจากแร่โครเมียมและแมกนีเซียในสัดส่วนที่แตกต่างกันมีความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่ดีและส่วนใหญ่จะใช้เป็นอิฐหลังคาเตาอัลคาไลน์แบบเปิด
ผลิตภัณฑ์คาร์บอนเป็นวัสดุทนไฟที่เป็นกลางอีกประเภทหนึ่ง ตามองค์ประกอบของวัตถุดิบคาร์บอนและองค์ประกอบแร่ของผลิตภัณฑ์ พวกมันแบ่งออกเป็นสามประเภท: อิฐคาร์บอน ผลิตภัณฑ์กราไฟท์ และผลิตภัณฑ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ อิฐคาร์บอนทำจากปิโตรเลียมโค้กคุณภาพสูงเป็นวัตถุดิบ โดยมีน้ำมันดินและยางมะตอยเป็นสารยึดเกาะ และถูกยิงที่อุณหภูมิ 1300 องศาในสภาวะแยกอากาศ ผลิตภัณฑ์กราไฟท์ (ยกเว้นกราไฟท์ธรรมชาติ) ทำจากวัสดุคาร์บอนผ่านการบำบัดด้วยกราไฟท์ที่อุณหภูมิ 2,500~2,800 องศาในเตาไฟฟ้า ผลิตภัณฑ์ซิลิคอนคาร์ไบด์ใช้ซิลิกอนคาร์ไบด์เป็นวัตถุดิบ เพิ่มดินเหนียว ซิลิคอนออกไซด์ และสารยึดเกาะอื่นๆ และเผาที่อุณหภูมิ 1350~1400 องศา นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มซิลิคอนคาร์ไบด์และผงซิลิกอนเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ซิลิคอนไนไตรด์-ซิลิคอนคาร์ไบด์ในเตาไฟฟ้าภายใต้บรรยากาศไนโตรเจน ผลิตภัณฑ์คาร์บอนมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ มีการนำความร้อนสูง ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อนได้ดี และมีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ไม่อ่อนตัวลงหลังจากใช้งานเป็นเวลานานที่อุณหภูมิสูง ไม่กัดกร่อนด้วยกรดหรือด่างใดๆ มีความทนทานต่อเกลือได้ดี ไม่เปียกด้วยโลหะและตะกรัน มีน้ำหนักเบา และเป็นวัสดุทนอุณหภูมิสูงคุณภาพสูง ข้อเสียคือสามารถออกซิไดซ์ได้ง่ายที่อุณหภูมิสูงและไม่ควรใช้ในบรรยากาศออกซิไดซ์ ผลิตภัณฑ์คาร์บอนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุบุผิวเตาที่มีอุณหภูมิสูง (ด้านล่างเตา เตา ส่วนล่างของตัวเตา ฯลฯ) และวัสดุบุผิวของเตาถลุงโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก ผลิตภัณฑ์กราไฟท์สามารถใช้เป็นวัสดุบุผิวสำหรับถังปฏิกิริยาและหม้อนึ่งความดันปิโตรเคมี ผลิตภัณฑ์ซิลิคอนคาร์ไบด์และกราไฟท์ยังสามารถนำมาทำเป็นถ้วยใส่ตัวอย่างสำหรับการถลุงทองแดง ทอง และโลหะผสมเบา
วัสดุทนไฟอัลคาไลน์
นำเสนอโดยผลิตภัณฑ์แมกนีเซียม ประกอบด้วยแมกนีเซียมออกไซด์มากกว่า 80% ถึง 85% โดยมีเพอริคลาสเป็นเฟสคริสตัลหลัก วัตถุดิบหลักสำหรับการผลิตอิฐแมกนีเซีย ได้แก่ แมกนีไซต์ แมกนีเซียน้ำทะเล (ซึ่งได้มาจากการเผาแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ที่สกัดจากน้ำทะเลที่อุณหภูมิสูง) เป็นต้น มีความต้านทานต่อตะกรันอัลคาไลน์และตะกรันเหล็กได้ดี จุดหลอมเหลวของแมกนีเซียมออกไซด์บริสุทธิ์สูงถึง 2,800 องศา ดังนั้นการทนไฟของอิฐแมกนีเซียจึงสูงกว่าอิฐดินเหนียวและอิฐซิลิกา ตั้งแต่ช่วงกลาง-1950 เนื่องจากการใช้คอนเวอร์เตอร์ที่ใช้ออกซิเจนเป่าสำหรับการผลิตเหล็กและการใช้หน้าเตาแบบเปิดที่เป็นด่าง การผลิตวัสดุทนไฟที่เป็นด่างจึงค่อยๆ เพิ่มขึ้น ในขณะที่การผลิตอิฐดินเหนียวและอิฐซิลิกา ลดลงแล้ว วัสดุทนไฟที่เป็นด่างส่วนใหญ่จะใช้ในเตาเผาแบบเปิด, เครื่องแปลงไฟแบบเป่าด้วยออกซิเจน, เตาไฟฟ้า, การถลุงโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก และอุปกรณ์ระบายความร้อนที่อุณหภูมิสูงบางชนิด
วัสดุออกไซด์ เช่น อลูมิเนียมออกไซด์ แลนทานัมออกไซด์ เบริลเลียมออกไซด์ แคลเซียมออกไซด์ เซอร์โคเนียมออกไซด์ ยูเรเนียมออกไซด์ แมกนีเซียมออกไซด์ ซีเรียมออกไซด์ และทอเรียมออกไซด์ มีจุดหลอมเหลวระหว่าง 2050 ถึง 3050 องศา
วัสดุผสมทนไฟ เช่น คาร์ไบด์ (ซิลิคอนคาร์ไบด์ ไทเทเนียมคาร์ไบด์ แทนทาลัมคาร์ไบด์ ฯลฯ) ไนไตรด์ (โบรอนไนไตรด์ ซิลิคอนไนไตรด์ ฯลฯ) โบไรด์ (เซอร์โคเนียมโบไรด์ ไทเทเนียมโบไรด์ แฮฟเนียมโบไรด์ ฯลฯ) ซิลิไซด์ (ไดโมลิบดีนัมซิลิไซด์ ฯลฯ) และซัลไฟด์ (ทอเรียมซัลไฟด์, ซีเรียมซัลไฟด์ ฯลฯ) จุดหลอมเหลวอยู่ที่ 2,000~3887 องศา และวัสดุทนไฟมากที่สุดในหมู่พวกเขาคือคาร์ไบด์
วัสดุคอมโพสิตที่มีอุณหภูมิสูง เช่น เซอร์เมต สารเคลือบอนินทรีย์ที่มีอุณหภูมิสูง และเซรามิกเสริมเส้นใย
แอปพลิเคชัน:
วัสดุพิเศษที่ใช้บ่อย ได้แก่ อิฐ AZS อิฐคอรันดัม อิฐแมกนีเซียโครเมียมพันธะโดยตรง อิฐซิลิกอนคาร์ไบด์ อิฐซิลิกอนคาร์ไบด์พันธะซิลิกอนไนไตรด์ ไนไตรด์ ซิลิไซด์ ซัลไฟด์ โบไรด์ คาร์ไบด์ และวัสดุทนไฟอื่น ๆ ที่ไม่ใช่ออกไซด์ แคลเซียมออกไซด์ โครเมียมออกไซด์ , อลูมิเนียมออกไซด์, แมกนีเซียมออกไซด์, เบริลเลียมออกไซด์และวัสดุทนไฟอื่น ๆ วัสดุทนไฟฉนวนที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ผลิตภัณฑ์ไดอะตอมไมต์ ผลิตภัณฑ์แร่ใยหิน แผงฉนวน ฯลฯ วัสดุทนไฟที่ไม่มีรูปทรงที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ วัสดุปะเตาหลอม วัสดุกระแทกทนไฟ วัสดุหล่อทนไฟ พลาสติกทนไฟ โคลนทนไฟ วัสดุการยิงทนไฟ วัสดุฉายภาพทนไฟ เคลือบทนไฟ , วัสดุหล่อทนไฟน้ำหนักเบา, โคลนปืน ฯลฯ
ผลงาน:
คุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุทนไฟ ได้แก่ คุณสมบัติเชิงโครงสร้าง คุณสมบัติทางความร้อน คุณสมบัติทางกล ประสิทธิภาพการใช้งาน และประสิทธิภาพการทำงาน คุณสมบัติเชิงโครงสร้างของวัสดุทนไฟ ได้แก่ ความพรุน ความหนาแน่นของปริมาตร การดูดซึมน้ำ การซึมผ่านของอากาศ การกระจายขนาดรูพรุน ฯลฯ คุณสมบัติทางความร้อนของวัสดุทนไฟ ได้แก่ การนำความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน ความร้อนจำเพาะ ความจุความร้อน ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน การแผ่รังสีความร้อน ฯลฯ คุณสมบัติทางกลของวัสดุทนไฟ ได้แก่ แรงอัด แรงดึง แรงดัด แรงบิด แรงเฉือน แรงกระแทก ความต้านทานการสึกหรอ คุณสมบัติการคืบ ความแข็งแรงพันธะ โมดูลัสยืดหยุ่น ฯลฯ ประสิทธิภาพของวัสดุทนไฟรวมถึงการทนไฟ อุณหภูมิอ่อนตัวของโหลด, การเปลี่ยนเส้นการเผาไหม้ใหม่, ความต้านทานแรงกระแทกจากความร้อน, ความต้านทานตะกรัน, ความต้านทานต่อกรด, ความต้านทานด่าง, ความต้านทานต่อความชุ่มชื้น, ความต้านทานการกัดกร่อนของ CO, การนำไฟฟ้าและความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน รอ.
