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 de grade, cum ar fi niobiul, cromul, zirconiul, wolframul, tantalul etc., sunt de asemenea considerate materiale refractare.
Materialele refractare sunt utilizate în cuptoare, cuptoare, incineratoare și reactoare. Refractarele sunt folosite și la fabricarea creuzetelor și matrițelor pentru turnarea sticlei și a metalului, precum și la placarea sistemelor de siguranțe pentru structurile de lansare de rachete. Astăzi, industria siderurgică și industria turnării metalelor folosesc aproximativ 60% din toate materialele refractare.
Caracteristicile materialelor refractare
Materialele refractare trebuie să fie stabile din punct de vedere chimic și fizic la temperaturi ridicate. In functie de mediul de functionare, acestea trebuie sa fie rezistente la socul termic, inerte chimic si/sau sa aiba game specifice de conductivitate termica si coeficient de dilatare termica.
Oxizii de aluminiu (oxid de aluminiu), siliciu (silice) și magneziu (oxid de magneziu) sunt cele mai importante materiale folosite la fabricarea materialelor refractare. Un alt oxid întâlnit frecvent în materialele refractare este oxidul de calciu (var). Argila refractară este, de asemenea, utilizată pe scară largă la fabricarea materialelor refractare.
Materialele refractare trebuie selectate în funcție de condițiile cu care se vor confrunta. Unele aplicații necesită materiale refractare speciale. Zirconia este utilizată atunci când materialul trebuie să reziste la temperaturi extrem de ridicate. Carbura de siliciu și carbonul (grafitul) sunt alte două materiale refractare folosite în condiții de temperatură foarte dure, dar nu pot intra în contact cu oxigenul deoarece se vor oxida și arde.
Compușii binari precum carbura de tungsten sau nitrura de bor pot fi foarte refractari. Carbonitul este cel mai refractar compus binar cunoscut, cu un punct de topire de 3890 de grade. Compusul ternar carbură de tantal-hafniu are unul dintre cele mai înalte puncte de topire dintre toți compușii cunoscuți (4215 grade).
Materialele refractare pot fi utilizate pentru următoarele funcții:
Acționează ca o barieră termică între mediul termic și peretele containerului
Rezistă la presiunea fizică și previne erodarea mediului termic a peretelui recipientului
Anti-coroziune
Asigurați izolație termică
Refractarele au o varietate de aplicații utile. În industria metalurgică, materialele refractare sunt folosite pentru a căptuși cuptoare, cuptoare, reactoare și alte vase care conțin și transportă medii fierbinți, cum ar fi metale și zgură. Refractarele au alte aplicații la temperaturi ridicate, cum ar fi încălzitoarele cu ardere, reformatoarele de hidrogen, reformatoarele primare și secundare de amoniac, cuptoarele de cracare, cazanele utilitare, unitățile de cracare catalitică, încălzitoarele de aer și cuptoarele cu sulf.
