صهر الألومينا - البطل المجهول المقاوم للحريق في الصناعة

يحمي الطوب الحراري عالي الألومينا الأفران الصناعية من درجات الحرارة العالية والتآكل والتآكل. وهي لا غنى عنها في صناعة الصلب وتساعد على تعزيز الإنتاجية وتوفير التكاليف. ستغطي هذه المقالة المعلومات الأساسية حول هذه المواد، بما في ذلك خصائصها وتطبيقاتها.

تعتمد المواد الحرارية المستخدمة في صناعة صهر الألومنيوم على البوكسيت المكلس. هذه المادة مقاومة لحمام الألومنيوم وتدفقات الملح. كما أنها توفر ثباتًا حراريًا جيدًا ومقاومة للتآكل الكيميائي للخبث.

إنها مادة مقاومة للحريق

كثيرًا ما تستخدم مواد الألومينا المقاومة للحرارة في البيئات الصناعية ذات الظروف الحرارية العالية لحماية السبائك المعدنية ومكونات المباني من الحرارة الزائدة، مثل مكونات المباني المصنوعة من سبائك النحاس. إن مقاومتها الممتازة ضد درجات الحرارة العالية والتآكل والهجوم الكيميائي والتركيب تجعلها حلولاً بسيطة وفعالة من حيث التكلفة وتتطلب القليل من الإصلاحات؛ كما أن تكاليف صيانتها المنخفضة تقلل من وقت التوقف عن العمل في مواقع العمل وتوفر تكاليف العمالة وتقلل من استهلاك الطاقة بشكل كبير.

تعتبر الخصائص العازلة للحراريات عالية الألومينا مفيدة بشكل خاص في الأفران والقمائن، مما يساعد على منع الأضرار الناجمة عن الحرارة الشديدة الناتجة أثناء عمليات الإنتاج مع توفير الطاقة من خلال تقليل فقد الطاقة من الهياكل المتسربة. ونظرًا لهذه المزايا، سرعان ما أصبحت الحراريات عالية الألومينا المادة المفضلة عند تبطين الأفران أو القمائن بها.

توفر الحراريات عالية الألومينا القابلة للصب مقاومة جيدة للألومنيوم المنصهر (Al) وسبائكه، ولكنها عرضة للتآكل فوق خط المعدن في أفران الصهر بسبب التفاعلات التي تسبب انكماش الحجم، مما يؤدي إلى تكوين الأكسيد الذي يؤدي إلى التآكل. يعمل الباحثون بنشاط على إيجاد طرق لتحسين أداء الحراريات.

أحد خيارات تحسين مقاومة المواد المقاومة للتآكل في المواد المقاومة للحرارة والمساعدة في منع تلوث الألومنيوم فوق خطوط المعادن هو إضافة إضافات غير مبللة (NWAs). يمكن أن تمنع NWAs تكوين الإسبنيل الذي يساهم في تآكل Al2O3. من خلال القيام بذلك، يمكن لهذه المواد NWAs تحسين مقاومة التآكل لهذه المواد مع المساعدة في الوقت نفسه على تجنب التلوث بالألمنيوم فوق خط المعدن.

إنه عازل حراري

تُستخدم المواد العازلة المقاومة للحرارة عالية الألومينا على نطاق واسع في الأفران المعدنية وأفران السيراميك وخزانات الزجاج لدرجات الحرارة القصوى والتوصيل الحراري المنخفض ومقاومة المواد المسببة للتآكل مثل المعدن المنصهر وتآكل الخبث. وعلاوة على ذلك، يوفر هذا النوع من المواد مقاومة للصدمات الحرارية.

مادة مصممة للاستخدام في الأفران المعدنية والمسابك. وبفضل التمدد المنخفض حتى 1540 درجة مئوية والمقاومة الممتازة لهجوم الخبث، فإن هذه المادة تُعد خياراً ممتازاً للروابط المحكمة مع المواد الحرارية الأخرى وبطانات الأمان في المغارف والمسبوكات.

الألومينا الفقاعي هو عازل فعال ذو قوة حرارية عالية وموصلية حرارية منخفضة، مما يوفر قوة حرارية ممتازة مع بقائه خامل حرارياً. ويتميز بضعف الكثافة السائبة لقوالب الألومينا من الدرجة الممتازة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الهيكلية التي تتطلب قدرات عزل بالإضافة إلى كونه شفافًا للموجات الدقيقة والترددات اللاسلكية.

تتكون هذه المادة المقاومة للحرارة من ركام الألومينا الخشن فائق الكلس الخشن ودقائق الألومينا المكلسة التفاعلية التي تم تكليسها بدرجة حرارة عالية، ثم خلطها معًا باستخدام دقائق الألومينا المكلسة التفاعلية من المواد الجيولوجية المغربية, ثم البنية المجهرية المترابطة مباشرةً مع مرحلة الألومينا-الكوراندوم السائدة كمكون رئيسي لها (بيضاء اللون مع مسام مستديرة لمقاومة فائقة للتآكل للصلب السائل المتدفق) بالإضافة إلى مصفوفة كثيفة جدًا من هذه المرحلة التي تتفوق على منتجات الألومينا العالية الأخرى مثل طوب السيليكا من حيث خصائص العزل الفائقة. يعرض الشكل 6 هذه البنية المجهرية عند التكبير المنخفض والعالي بواسطة المجهر الضوئي على التوالي من المواد الجيولوجية المغربية للمواد الأرضية المستخدمة كمصدر.

إنه عازل كيميائي

تتميز المواد الحرارية المصنوعة من الألومينا بمقاومة كيميائية ممتازة، مما يجعلها قادرة على تحمل التآكل الناجم عن المعادن مثل النحاس والخبث المنصهر، ودرجات الحرارة العالية من العمليات الصناعية، فضلاً عن كونها خيارات فعالة من حيث التكلفة لمختلف التطبيقات مثل عزل الأوعية وعزل الأفران. تُعد هذه المادة خياراً ممتازاً للعزل.

توفر منتجات الألومينا المقاومة للحرارة عزلًا ممتازًا بسبب كرات الألومينا المجوفة المرتبطة ببعضها البعض بواسطة أسمنت قوي. ويوفر هيكلها الخفيف العزل الحراري دون تقليل القوة الميكانيكية بشكل كبير - وهو مزيج ممتاز. يمكن أن تتحمل الألومينا الحرارية أيضًا البيئات ذات درجات الحرارة العالية مثل الأفران أو المصانع الكيميائية أو مصانع الصب المستمر دون أن تفقد قوتها بمرور الوقت.

تتكون مادة الألومينا المقاومة للحرارة من مواد خام مختلفة مثل البوكسيت والشاموت، وعادةً ما يتم إنتاجها من خلال الكبس الجاف في درجات حرارة عالية قبل الحرق لمعالجتها. يمكن قياس جودة الطوب الحراري باستخدام اختبارات قياسية مثل الموصلية الحرارية واختبار الصدمة الحرارية الدورية وقياس المسامية المفتوحة وقياسات انكماش الحرق. هذه الاختبارات ضرورية من أجل التنبؤ بأداء الحراريات في درجات الحرارة العالية وتحت الضغط، وتحديد أي عيوب أو عيوب في هيكلها. وعلاوة على ذلك، يمكن أن يكشف تحليل المجهر الإلكتروني الماسح والمجهر ثنائي العينين للبنية المجهرية عن بنية الطور البلوري وأنماط توزيع حجم الجسيمات والتركيب الكيميائي والتركيب الكيميائي.

إنها مادة مقاومة للتآكل

تعتبر المواد المقاومة للحرارة من الألومينا مكونًا أساسيًا في عمليات إنتاج الصلب والأسمنت والبتروكيماويات. فهي تساعد على ضمان الأداء الوظيفي السليم للمعدات المستخدمة في هذه الصناعات، مما يقلل من وقت التعطل وتكاليف الصيانة. وبالإضافة إلى ذلك، تتميز المواد الحرارية المصنوعة من الألومينا بالمتانة ومقاومة التآكل الجيدة. هذه الخصائص تسمح لها بتحمل درجات الحرارة العالية والبيئات الكيميائية القاسية.

من أجل تحسين مقاومة حراريات الألومينا للتآكل، طوّر الباحثون أنواعًا جديدة من المواد القائمة على تكنولوجيا النانو. تحتوي هذه المواد على أكسيد البورون، مما يجعلها أكثر استقرارًا كيميائيًا من البورون الحر. كما تحتوي هذه المواد على كمية كبيرة من الألومينا البلورية، مما يساعدها على مقاومة التدهور الناتج عن الصدمات الحرارية. تُستخدم هذه المواد حاليًا في إنتاج الأسمنت والزجاج والمنتجات الصناعية الأخرى.

يعد اختيار المواد المقاومة للحرارة أمرًا بالغ الأهمية لاستقرار المادة المقاومة للحرارة في درجات الحرارة المرتفعة. يجب أن تتمتع هذه المواد بنقطة انصهار عالية وأن تكون مستقرة حراريًا، مما يعني أنها لا تذوب أو تتحلل في درجات الحرارة المرتفعة. ويجب أن يكون لها أيضًا معامل تمدد منخفض وأن تكون مقاومة كيميائيًا للتآكل والتآكل.

هناك عدة أنواع من المواد المقاومة للحرارة من الألومينا، بما في ذلك الموليت والكوراندوم. هذه المواد المقاومة للحرارة مناسبة بشكل خاص لأسطح الأفران الكهربائية والبنى الفوقية للأفران العالية. كما أنها تُستخدم في أفران الصب المستمر. تحتوي هذه المواد الحرارية على أعلى محتوى من الألومينا، مما يجعلها قوية للغاية ومقاومة للتحميل.