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 stupňů, jako je niob, chrom, zirkonium, wolfram, tantal atd., jsou také považovány za žáruvzdorné materiály.
Žáruvzdorné materiály se používají v pecích, pecích, spalovnách a reaktorech. Žáruvzdorné materiály se také používají při výrobě kelímků a forem pro odlévání skla a kovu a při opláštění tavných systémů pro raketové odpalovací konstrukce. Ocelářský průmysl a průmysl odlévání kovů dnes využívají přibližně 60 % všech žáruvzdorných materiálů.
Charakteristika žáruvzdorných materiálů
Žáruvzdorné materiály musí být chemicky a fyzikálně stabilní při vysokých teplotách. V závislosti na provozním prostředí musí být odolné vůči tepelným šokům, chemicky inertní a/nebo mít specifické rozsahy tepelné vodivosti a koeficientu tepelné roztažnosti.
Oxidy hliníku (oxid hlinitý), křemíku (oxid křemičitý) a hořčíku (oxid hořečnatý) jsou nejdůležitější materiály používané při výrobě žáruvzdorných materiálů. Dalším oxidem, který se běžně vyskytuje v žáruvzdorných materiálech, je oxid vápenatý (vápenný). Žáruvzdorný jíl je také široce používán při výrobě žáruvzdorných materiálů.
Žáruvzdorné materiály musí být vybrány na základě podmínek, kterým budou čelit. Některé aplikace vyžadují speciální žáruvzdorné materiály. Oxid zirkoničitý se používá, když materiál musí odolávat extrémně vysokým teplotám. Karbid křemíku a uhlík (grafit) jsou dva další žáruvzdorné materiály používané v některých velmi drsných teplotních podmínkách, ale nemohou přijít do kontaktu s kyslíkem, protože budou oxidovat a hořet.
Binární sloučeniny, jako je karbid wolframu nebo nitrid boru, mohou být velmi žáruvzdorné. Karbonit je nejvíce žáruvzdorná známá binární sloučenina s bodem tání 3890 stupňů. Ternární sloučenina karbidu tantalu a hafnia má jednu z nejvyšších teplot tání ze všech známých sloučenin (4215 stupňů).
Žáruvzdorné materiály lze použít pro následující funkce:
Působí jako tepelná bariéra mezi tepelným médiem a stěnou nádoby
Odolávejte fyzickému tlaku a zabraňte tepelnému médiu erozi stěny nádoby
Antikorozní
Zajistěte tepelnou izolaci
Žáruvzdorné materiály mají řadu užitečných aplikací. V metalurgickém průmyslu se žáruvzdorné materiály používají k obložení pecí, pecí, reaktorů a dalších nádob, které obsahují a přepravují horká média, jako jsou kovy a struska. Žáruvzdorné materiály mají další vysokoteplotní aplikace, jako jsou spalovací ohřívače, vodíkové reformátory, čpavkové primární a sekundární reformátory, krakovací pece, užitkové kotle, katalytické krakovací jednotky, ohřívače vzduchu a sirné pece.
