Kľúčová úloha zeleného karbidu kremíka v žiaruvzdorných materiáloch
Zelený karbid kremíka, názov znie drsne. V podstate ide o druhkarbid kremíka (SiC), ktorý sa taví pri teplote viac ako 2000 stupňov v odporovej peci so surovinami, ako je kremenný piesok a ropný koks. Na rozdiel od bežnéhočierny karbid kremíka, má presnú kontrolu procesu v neskoršej fáze tavenia, s veľmi malým obsahom nečistôt a vysokou kryštálovou čistotou, takže sa vyznačuje jedinečnou zelenou alebo tmavozelenou farbou. Táto „čistota“ mu dodáva takmer extrémnu tvrdosť (tvrdosť podľa Mohsa je až 9,2 – 9,3, druhá hneď po diamante a karbide bóru) a mimoriadne vynikajúcu tepelnú vodivosť a pevnosť pri vysokých teplotách. V oblasti žiaruvzdorných materiálov je to „tvrdá kosť“, ktorá dokáže odolávať, bojovať, zahrievať sa a vytvárať štruktúru.
Ako teda môže tento zelený prášok ukázať svoju silu v drsnom svete žiaruvzdorných materiálov a stať sa nepostrádateľným „kľúčovým mužom“?
Zlepšite pevnosť a odliavajte „oceľové kosti“ odolné voči vysokým teplotám: Žiaruvzdorné materiály sa najviac boja toho, že „nebudú schopné odolať“ vysokým teplotám, zmäknú a zrútia sa.Zelený mikroprášok karbidu kremíkamá extrémne vysokú tvrdosť a vynikajúcu pevnosť pri vysokých teplotách. Jeho pridanie do rôznych žiaruvzdorných zliatin, utláčacích materiálov alebo tehál je ako pridanie vysokopevnostnej oceľovej siete do betónu. V matrici môže vytvoriť pevnú nosnú kostru, ktorá výrazne odoláva deformácii a mäknutiu materiálu pri vysokoteplotnom zaťažení. Zliatiny liatiny vo vysokopecnom liatinovom kanáli veľkej oceliarne predtým používali bežné materiály, ktoré rýchlo erodovali, prietok železa sa nedal zvýšiť a častá údržba spomaľovala výrobu. Neskôr došlo k technickým objavom a podiel...zelený mikroprášok karbidu kremíka sa výrazne zvýšila. „Hej, je to úžasné!“ Riaditeľ dielne si neskôr spomínal: „Keď sa vložil nový materiál, roztavené železo tieklo, strana kanála bola evidentne „ohlodaná“, prietok železa sa obrátil hore nohami a počet údržbárskych intervalov sa znížil o viac ako polovicu a úspory boli skutočné peniaze!“ Táto húževnatosť je základom dlhej životnosti vysokoteplotných zariadení.
Zlepšite vedenie tepla a nainštalujte na materiál „chladič“: Čím viac je žiaruvzdorný materiál tepelne izolačný, tým lepšie! V miestach, ako sú dvierka koksovacích pecí a bočné steny hliníkových elektrolytických článkov, musí samotný materiál rýchlo viesť vnútorné teplo, aby sa zabránilo prílišnému zvýšeniu lokálnej teploty a poškodeniu. Tepelná vodivosť mikroprášku zeleného karbidu kremíka je medzi nekovovými materiálmi určite „vynikajúcim študentom“ (koeficient tepelnej vodivosti pri izbovej teplote môže dosiahnuť viac ako 125 W/m·K, čo je desiatkykrát viac ako u bežných hlinených tehál). Jeho pridanie do žiaruvzdorného materiálu v konkrétnej časti je ako zabudovanie účinnej „tepelnej trubice“ do materiálu, ktorá môže výrazne zlepšiť celkovú tepelnú vodivosť, pomôcť rýchlomu a rovnomernému rozptylu tepla a zabrániť lokálnemu prehriatiu a odlupovaniu alebo poškodeniu spôsobenému „pálením záhy“.
Zlepšite odolnosť voči tepelným šokom a rozvíjajte schopnosť „zostať pokojný tvárou v tvár zmenám“: Jedným z najproblematickejších „zabijakov“ žiaruvzdorných materiálov je rýchle chladenie a zahrievanie. Pec sa zapína a vypína, teplota prudko kolíše a bežné materiály ľahko „explodujú“ a odlupujú sa.Zelený karbid kremíkaMikroprášok má relatívne malý koeficient tepelnej rozťažnosti a rýchlu tepelnú vodivosť, čo dokáže rýchlo vyrovnať napätie spôsobené teplotným rozdielom. Jeho zavedenie do žiaruvzdorného systému môže výrazne zlepšiť schopnosť materiálu odolávať náhlym zmenám teploty, teda „odolnosť voči tepelným šokom“. Liatinový odliatok ústia pece rotačnej cementárskej pece je vystavený najťažším studeným a horúcim šokom a jeho krátka životnosť bola dlhodobým problémom. Skúsený stavebný inžinier pecí mi povedal: „Odkedy používam vysokopevnostné odliatky so zeleným mikropráškom karbidu kremíka ako hlavným kamenivom a práškom, účinok je okamžitý. Keď fúka studený vietor, keď je pec zastavená kvôli údržbe, ostatné časti praskajú, ale tento materiál ústia pece je pevný a stabilný a je na ňom menej povrchových trhlín. Po cykle sa straty viditeľne znížia, čo šetrí veľa úsilia o opravu!“ Tento „pokoj“ slúži na zvládnutie výkyvov vo výrobe.
Pretožezelený mikroprášok karbidu kremíka Vďaka kombinácii vysokej pevnosti, vysokej tepelnej vodivosti, vynikajúcej odolnosti voči tepelným šokom a silnej odolnosti voči erózii sa stal „spriaznenou dušou“ pri formulovaní moderných vysokovýkonných žiaruvzdorných materiálov. Od vysokých pecí, konvertorov, železných zákopov a torpédových nádrží v železiarstve a oceliarstve až po elektrolytické články v neželeznej metalurgii; od kľúčových častí cementárskych a sklárskych pecí v priemysle stavebných materiálov až po vysoko korozívne pece v oblastiach chemického priemyslu, elektrickej energie a spaľovania odpadu, a dokonca aj odlievacie poháre a oceľové tehly na odlievanie... Všade, kde je vysoká teplota, opotrebenie, náhle zmeny a erózia, je tento zelený mikroprášok aktívny. Je ticho zabudovaný do každej žiaruvzdornej tehly a každého štvorca odlievateľného materiálu a poskytuje pevnú ochranu pre „srdce“ priemyslu – vysokoteplotné pece.
Samozrejme, „pestovanie“ zeleného mikroprášku karbidu kremíka nie je jednoduché. Od výberu suroviny, presnej kontroly procesu tavenia v odporovej peci (na zabezpečenie čistoty a zelenosti), cez drvenie, mletie, morenie a odstraňovanie nečistôt, hydraulickú alebo prúdiacu presnú klasifikáciu až po prísne balenie podľa distribúcie veľkosti častíc (od niekoľkých mikrónov do stoviek mikrónov), každý krok súvisí so stabilným výkonom konečného produktu. Najmä čistota, distribúcia veľkosti častíc a tvar častíc mikroprášku priamo ovplyvňujú jeho dispergovateľnosť a účinok v žiaruvzdorných materiáloch. Dá sa povedať, že vysokokvalitný zelený mikroprášok karbidu kremíka je sám o sebe výsledkom kombinácie technológie a remeselného spracovania.