Odliatky z karbidu kremíkasa v posledných rokoch stali jedným z najdiskutovanejších žiaruvzdorných materiálov, najmä pre priemyselné odvetvia vyžadujúce vysokú odolnosť proti tepelným šokom, odolnosť proti oderu a rýchly-prenos tepla. Keďže pece sa stávajú energeticky-účinnejšími a výrobné cykly sú čoraz náročnejšie, inžinieri si začínajú klásť otázku, či tradičné šamotové odlievacie prvky môžu stále spĺňať požiadavky moderných služieb-, alebo či Sic Castables ponúka výrazne lepšie riešenie.
Topower poskytuje komplexné technické porovnanie žiaruvzdorných a šamotových odliatkov z karbidu kremíka so zameraním na ich výkon počas tepelných cyklov, chemickú odolnosť, mechanickú stabilitu a-dlhodobé prevádzkové náklady.
1. Čo sú odliatky z karbidu kremíka?
SIC Castables sú vysokovýkonné-netvarované žiaruvzdorné materiály obsahujúce častice SiC, spojivá na báze oxidu hlinitého a prísady na zlepšenie odolnosti voči spekaniu a oxidácii. Vďaka jedinečným vlastnostiam SiC-vysokej tepelnej vodivosti, silnej mechanickej pevnosti a vynikajúcej odolnosti voči tepelným šokom- sa tieto liatiny široko používajú v: oceľových ohrievacích peciach, predhrievačoch cementárskych pecí, žľaboch vysokých pecí, spaľovniach, peciach na tavenie hliníka, horákových blokoch a nábytku pecí.
Typický obsah SiC sa pohybuje od 15 % do 80 % v závislosti od aplikácie. Vyšší obsah SiC poskytuje lepšiu tepelnú cyklickú stabilitu, odolnosť proti oderu a odolnosť proti napadnutiu troskou.
2. Čo sú tradičné šamotové odliatky?
Šamotové žiaruvzdorné materiály sú hlinito{0}}silikátové žiaruvzdorné materiály vyrobené hlavne z: šamotového kameniva, šamotových spojív, hlinitanového cementu vápenatého, kremičitých plnív
Sú široko používané už desaťročia kvôli ich nízkej cene, stabilnému výkonu a ľahkej inštalácii. Tradičné šamotové žiariče však fungujú zle pri:
Rýchle zmeny teploty
Prostredie s vysokou abráziou
Zníženie atmosfér
Expozícia roztaveného kovu
Preto sú menej vhodné pre moderné vysoko{0}}rýchlostné a{1}}teplotné priemyselné cykly.
3. Odolnosť voči tepelnému cyklovaniu: Prečo vyhrávajú odliate karbidu kremíka
Tepelné cyklovanie-rýchle zahrievanie a chladenie počas prevádzky pece-je jedným z najdôležitejších faktorov ovplyvňujúcich životnosť žiaruvzdorného materiálu. Trhliny, odlupovanie a tepelná únava často vznikajú z opakovaných teplotných výkyvov.
SiC zvyšuje výkon tepelného cyklovania prostredníctvom:
Vysoká tepelná vodivosť (rýchla distribúcia tepla → znížené tepelné namáhanie), Nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, Silný modul pružnosti
,Vynikajúce správanie-vychýlenia prasklín.
Vďaka týmto vlastnostiam si žiaruvzdorné materiály z karbidu kremíka zachovávajú štrukturálnu integritu, aj keď sú vystavené rýchlym teplotným výkyvom o 800 – 1200 stupňov.
Šamot obsahuje hlinito-silikátové fázy, ktoré:
agresívnejšie expandovať počas zahrievania,vytvárať mikro-trhliny po opakovaných cykloch, strácať štrukturálnu pevnosť pri vystavení tepelnému šoku
V dôsledku toho sú náchylné na skoré odlupovanie, najmä v blízkosti horákov alebo rýchlo{0}}ohrievacích oblastí.
4. Mechanická pevnosť a odolnosť proti oderu
Odliatky z karbidu kremíka: Častice SiC poskytujú: vysokú odolnosť proti erózii, vynikajúcu odolnosť proti oderu, vysoký modul pretrhnutia, zachovanie vysokej-teplotnej pevnosti
Vďaka tomu sú ideálne pre: žľaby vysokej pece, výstelky typu Bullnose, bloky horákov, vstupy cyklónového predhrievača
Šamotové odliatky: Šamot má: nižšiu odolnosť proti oderu, klesajúcu pevnosť nad 1000 stupňov, slabú odolnosť voči vysoko-rýchlému prachu a slinku
Šamotové žiarobetóny sa teda v abrazívnych prostrediach opotrebúvajú podstatne rýchlejšie.
5. Odolnosť proti chemickej korózii
SiC má vynikajúcu chemickú stabilitu v kyslom aj zásaditom prostredí. To je obzvlášť výhodné pre priemyselné odvetvia vystavené atmosfére -bohatej na alkálie, síru- alebo atmosfére s oxidom uhoľnatým.
Sic Castables Odolávajú: alkalickému napadnutiu, sírovej korózii, uhoľnému popolčeku, roztavenému kovu, chemickým výparom v redukčných atmosférach
Šamotové odliatky sú náchylné na: napadnutie alkalickými výparmi, prienik trosky, koróziu roztaveného kovu
Táto chemická výhoda výrazne zlepšuje životnosť žiaruvzdorných materiálov z karbidu kremíka v drsnom prostredí pecí.
6. Tepelná vodivosť a energetická účinnosť
Jedným z najdôležitejších rozdielov vo výkone je tepelná vodivosť.
Odlievacie materiály z karbidu kremíka: SiC má až päťkrát vyššiu tepelnú vodivosť ako šamotové agregáty.
Medzi výhody patrí: rýchlejší prenos tepla, znížené tepelné straty, rýchlejší ohrev pece, lepšia palivová účinnosť, pre priemyselné odvetvia, ktoré hľadajú úspory energie, je to veľká výhoda.
Šamotové odliatky: Šamot má nízku tepelnú vodivosť, čo môže prospieť izolácii, ale spomaľuje: Zahrievacie-krivky, Účinnosť horáka, Teplotná stabilita. Pre vysoko{2}}výkonné priemyselné pece sa to stáva-dlhodobou nevýhodou.
7. Inštalácia a sušenie-: Čo je jednoduchšie?
Šamotové šamotové dosky sa ľahšie inštalujú vďaka ich jednoduchému zloženiu a predvídateľnému správaniu sa pri vytvrdzovaní.
Odliatky z karbidu kremíka môžu vyžadovať: Riadené pridávanie vody, Vibračné zhutňovanie, Optimalizované krivky sušenia
Ak sú však správne nainštalované, poskytujú oveľa lepšiu dlhodobú-stabilitu.
Sic Castables sú lepšie ako tradičné šamotové žiariče v každej hlavnej kategórii, ktorá je dôležitá pre moderné priemyselné pece,-najmä pre aplikácie tepelného cyklovania.
Odvetvia vyžadujúce maximálnu trvanlivosť, odolnosť proti tepelným šokom a skrátenie prestojov budú mať z upgradu na žiaruvzdorné materiály z karbidu kremíka značný prospech.
