Alumiiniumoksiidist tulekindel materjal – tööstuse tunnustamata tulekindel kangelane
Kõrge alumiiniumoksiidisisaldusega tulekindlad tellised kaitsevad tööstusahjusid kõrgetest temperatuuridest, korrosioonist ja erosioonist. Need on terasetööstuses asendamatud ning aitavad suurendada tootlikkust ja vähendada kulusid. Käesolevas artiklis käsitletakse nende materjalide põhiandmeid, sealhulgas nende omadusi ja kasutusvaldkondi.
Alumiiniumsulatusetööstuses kasutatav tulekindel materjal põhineb kaltsineeritud boksiidil. See materjal on vastupidav alumiiniumivannile ja soolapõhistele sulandusainetele. Samuti pakub see head termilist stabiilsust ja vastupidavust keemilisele räbu erosioonile.
See on tulekindel materjal
Alumiiniumoksiidist tulekindlaid materjale kasutatakse sageli kõrge temperatuuriga tööstuskeskkondades, et kaitsta metallisulameid ja ehitusdetaile ülekuumenemise eest, näiteks vasksulamist valmistatud ehitusdetaile. Nende suurepärane vastupidavus kõrgetele temperatuuridele, kulumisele, keemilisele mõjule ja paigaldamisele teeb neist lihtsad ja kulutõhusad lahendused, mis vajavad vähe remonti; nende madalad hoolduskulud vähendavad tööseisakuid ehitusplatsidel, säästavad tööjõukulusid ja vähendavad märkimisväärselt energiatarbimist.
Kõrge alumiiniumoksiidisisaldusega tulekindlate materjalide soojusisolatsioonivõime on eriti kasulik ahjude ja põletusahjude puhul, aidates vältida tootmisprotsesside käigus tekkiva tugeva kuumuse põhjustatud kahjustusi ning säästes samal ajal energiat, kuna vähendab struktuuridest väljapääseva soojuse kaotust. Nende eeliste tõttu on kõrge alumiiniumoksiidisisaldusega tulekindlad materjalid kiiresti muutumas eelistatud valikuks ahjude ja põletusahjude vooderdamisel.
Kõrge alumiiniumoksiidisisaldusega valatavad tulekindlad materjalid pakuvad head vastupidavust sulalumiiniumile (Al) ja selle sulamitele, kuid on sulatusahjudes metallijoone kohal korrosioonile vastuvõtlikud, kuna seal toimuvad reaktsioonid, mis põhjustavad mahu kokkutõmbumist, mille tagajärjel tekib korund, mis omakorda põhjustab korrosiooni. Teadlased töötavad aktiivselt selle kallal, kuidas tulekindlate materjalide omadusi parandada.
Üks võimalus tulekindlate materjalide korrosioonikindluse parandamiseks ja Al-saastumise vältimiseks metallijoone kohal on mitte-niisutavate lisandite (NWA) lisamine. NWA-d võivad takistada spinelli teket, mis soodustab Al₂O₃ korrosiooni. Sel viisil võivad need NWA-d parandada kõnealuste materjalide korrosioonikindlust, aidates samal ajal vältida Al-saastumist nende metallijoone kohal.
See on soojusisolatsioonimaterjal
Kõrge alumiiniumoksiidisisaldusega tulekindlat isolatsioonimaterjali kasutatakse laialdaselt metallurgiaahjudes, keraamikaahjudes ja klaasimahutites, kuna see talub äärmuslikke temperatuure, omab madalat soojusjuhtivust ja on vastupidav korrosiivsetele ainetele, nagu sulametall ja räbu. Lisaks on selline materjal vastupidav termilistele šokkidele.
Materjal, mis on mõeldud kasutamiseks metallurgilistes ahjudes ja valukodades. Tänu madalale paisumisele temperatuuril kuni 1540 °C ja suurepärasele vastupidavusele räbu mõjule on see materjal suurepärane valik tugeva ühenduse loomiseks teiste tulekindlate materjalidega ning kaitsvate vooderdisteks valukannudes ja valukõvastites.
Mulliline alumiiniumoksiid on tõhus isolatsioonimaterjal, millel on kõrge kuumtugevus ja madal soojusjuhtivus; see pakub suurepärast kuumtugevust, jäädes samas termiliselt inertseks. Selle mahumass on kaks korda suurem kui kõrgekvaliteedilistel alumiiniumoksiidplokkidel, mistõttu sobib see hästi konstruktsioonilistesse rakendustesse, kus on vaja isolatsiooniomadusi, ning on samuti mikrolaine- ja raadiosagedusläbipaistev.
See tulekindel materjal koosneb jämedatest ülikaltsineeritud alumiiniumoksiidi täitematerjalidest ja reaktiivsetest kaltsineeritud alumiiniumoksiidi peenosakestest, mida on ülikaltsineeritud kõrgel temperatuuril ning seejärel segatud kokku, kasutades Maroko geomaterjalidest pärit reaktiivseid kaltsineeritud alumiiniumoksiidi peenosakesi, mille tulemusena tekkis otseselt seotud mikrostruktuur, mille peamiseks koostisosaks on valdav alumiiniumoksiid-korundifaas (valge värvusega ja ümarate pooridega, mis tagavad suurepärase erosioonikindluse voolava vedela terase suhtes), samuti selle faasi väga tihe maatriks, mis ületab teisi kõrge alumiiniumoksiidisisaldusega tooteid, nagu ränikivid, oma suurepäraste isolatsioonivõimete poolest. Joonisel 6 on kujutatud seda mikrostruktuuri vastavalt madala ja kõrge suurendusega optilise mikroskoobi abil, kasutades allikana Maroko geomaterjale.
See on keemiline isolaator
Alumiiniumoksiidist tulekindlad materjalid paistavad silma suurepärase keemilise vastupidavusega, mistõttu suudavad need vastu pidada selliste metallide nagu vask ja sulaslagi põhjustatud korrosioonile ning tööstusprotsessidest tulenevatele kõrgetele temperatuuridele; samuti on need kulutõhusad valikud mitmesugusteks rakendusteks, nagu näiteks mahutite ja ahjude soojustamine. See materjal on suurepärane soojustusmaterjal.
Alumiiniumoksiidist tulekindlad tooted tagavad suurepärase soojusisolatsiooni tänu tugeva tsementiga kokku seotud õõnsatele alumiiniumoksiidkuulidele. Nende kerge konstruktsioon pakub soojusisolatsiooni, vähendamata oluliselt mehaanilist tugevust – see on suurepärane kombinatsioon. Alumiiniumoksiidist tulekindlad tooted taluvad ka kõrge temperatuuriga keskkondi, nagu ahjud, keemiatehased või pidevvalumise vaheanumad, kaotamata aja jooksul oma tugevust.
Alumiiniumoksiidist tulekindlad materjalid koosnevad erinevatest toorainetest, nagu boksiit ja šamott, ning neid toodetakse tavaliselt kuivpressimise teel kõrgel temperatuuril, millele järgneb põletamine materjali kõvastamiseks. Tulekindlate telliste kvaliteeti saab mõõta standardkatsete abil, nagu soojusjuhtivuse mõõtmine, tsükliline termiline šokkikatsetus, avatud poorsuse mõõtmine ja põletamisel tekkiva kahanemise mõõtmine. Need katsed on olulised, et ennustada tulekindlate materjalide toimivust kõrgel temperatuuril ja koormuse all ning tuvastada võimalikke defekte või vigu materjali struktuuris. Lisaks võimaldab mikrostruktuuri analüüs skaneeriva elektronmikroskoobi ja binokulaarmikroskoobi abil täpsemalt kindlaks teha materjali kristallilise faasi struktuuri, osakeste suuruse jaotuse, keemilise koostise ja keemilise struktuuri.
See on kulumiskindel materjal
Alumiiniumoksiidist tulekindlad materjalid on terase-, tsemendi- ja naftakeemiatööstuse tootmisprotsesside oluline osa. Need aitavad tagada nendes tööstusharudes kasutatavate seadmete nõuetekohase toimimise, vähendades seeläbi seisakuid ja hoolduskulusid. Lisaks on alumiiniumoksiidist tulekindlad materjalid vastupidavad ja neil on hea kulumiskindlus. Need omadused võimaldavad neil taluda kõrgeid temperatuure ja karme keemilisi keskkondi.
Alumiiniumoksiidist tulekindlate materjalide korrosioonikindluse parandamiseks on teadlased välja töötanud nanotehnoloogial põhinevad uued materjalitüübid. Need materjalid sisaldavad boori oksiidi, mis muudab need keemiliselt stabiilsemaks kui vaba boor. Samuti sisaldavad need suures koguses kristallilist alumiiniumoksiidi, mis aitab neil vastu pidada termilise šoki põhjustatud lagunemisele. Neid materjale kasutatakse praegu tsemendi, klaasi ja muude tööstustoodete tootmisel.
Tulekindlate materjalide valik on otsustava tähtsusega tulekindlate materjalide stabiilsuse tagamiseks kõrgetel temperatuuridel. Nendel materjalidel peab olema kõrge sulamistemperatuur ja nad peavad olema termiliselt stabiilsed, mis tähendab, et nad ei sula ega lagune kõrgetel temperatuuridel. Samuti peab neil olema madal paisumistegur ning nad peavad olema keemiliselt vastupidavad korrosioonile ja erosioonile.
Alumiiniumoksiidist tulekindlaid materjale on mitut liiki, sealhulgas mulliit ja korund. Need tulekindlad materjalid sobivad eriti hästi elektriahjude katuste ja kõrgahjude ülesehitiste jaoks. Neid kasutatakse ka pidevvalumise vaheanumates. Nendel tulekindlatel materjalidel on kõige kõrgem alumiiniumoksiidi sisaldus, mis muudab need äärmiselt tugevaks ja koormustaluvaks.
