Ключова роль зеленого порошку карбіду кремнію у вогнетривких матеріалах
Зелений порошок карбіду кремнію, назва звучить жорстко. Це, по суті, свого родукарбід кремнію (SiC), який виплавляється при температурі понад 2000 градусів у печі опору з використанням таких сировинних матеріалів, як кварцовий пісок та нафтовий кокс. Відрізняється від звичайногочорний карбід кремнію, він має точний контроль процесу на пізнішій стадії плавлення, з дуже малою кількістю домішок та високою кристалічною чистотою, тому він має унікальний зелений або темно-зелений колір. Ця «чистота» надає йому майже надзвичайної твердості (твердість за шкалою Мооса досягає 9,2-9,3, поступаючись лише алмазу та карбіду бору) та надзвичайно відмінної теплопровідності та міцності за високих температур. В галузі вогнетривких матеріалів це «тверда кістка», яка може витримувати, боротися, нагріватися та нарощувати матеріали.
Отже, як цей зелений порошок може продемонструвати свою силу в суворому світі вогнетривких матеріалів і стати незамінним «ключовим гравцем»?
Підвищити міцність та відлити високотемпературні «сталеві кістки»: вогнетривкі матеріали найбільше бояться «не витримувати» високих температур, розм’якшувати та руйнуватися.Мікропорошок зеленого карбіду кремніюмає надзвичайно високу твердість і чудову міцність за високих температур. Додавання його до різних вогнетривких бетонів, трамбувальних матеріалів або цегли подібне до додавання високоміцної сталевої сітки до бетону. Він може утворювати міцний опорний каркас у матриці, значно протистоячи деформації та розм'якшенню матеріалу під високим температурним навантаженням. У бетонах чавунного каналу доменної печі великого сталеливарного заводу раніше використовувалися звичайні матеріали, які швидко еродували, швидкість потоку чавуну не могла бути збільшена, а часте технічне обслуговування затримувало виробництво. Пізніше були зроблені технічні прориви, і частказелений мікропорошок карбіду кремнію значно збільшилася. «Гей, це чудово!» Пізніше згадував директор цеху: «Коли завантажили новий матеріал, розплавлене залізо потекло, стінка каналу явно «прогризалася», швидкість потоку заліза перевернулася догори дном, а кількість технічного обслуговування скоротилася більш ніж вдвічі, а економія була реальними грошима!» Ця міцність є основою довговічності високотемпературного обладнання.
Покращте теплопровідність та встановіть «тепловідвід» на матеріал: чим краще теплоізолює вогнетривкий матеріал, тим краще! Для таких місць, як дверцята коксових печей та бічні стінки алюмінієвих електролітичних камер, сам матеріал повинен швидко проводити внутрішнє тепло, щоб запобігти надмірному підвищенню локальної температури та пошкодженню. Теплопровідність зеленого мікропорошку карбіду кремнію, безумовно, є «відмінником» серед неметалевих матеріалів (коефіцієнт теплопровідності за кімнатної температури може сягати понад 125 Вт/м·K, що в десятки разів перевищує показник звичайної глиняної цегли). Додавання його до вогнетривкого матеріалу в певній деталі схоже на вбудовування ефективної «теплової трубки» в матеріал, що може значно покращити загальну теплопровідність, допомогти швидкому та рівномірному розсіюванню тепла, а також уникнути локального перегріву та відшаровування або пошкодження, спричинених «печією».
Підвищити стійкість до термічних ударів та розвинути здатність «зберігати спокій перед обличчям змін»: одним із найнебезпечніших «вбивць» вогнетривких матеріалів є швидке охолодження та нагрівання. Піч вмикається та вимикається, температура різко коливається, а звичайні матеріали легко «вибухають» та відшаровуються.Зелений карбід кремніюМікропорошок має відносно малий коефіцієнт теплового розширення та швидку теплопровідність, що дозволяє швидко збалансувати напруження, спричинені різницею температур. Його введення у вогнетривку систему може значно покращити здатність матеріалу протистояти різким перепадам температури, тобто «стійкість до теплових ударів». Чавунний ливарний матеріал на гирлі печі обертової цементної печі піддається найсильнішим холодним та гарячим ударам, і його короткий термін служби був давньою проблемою. Досвідчений інженер-конструктор печей сказав мені: «З моменту використання високоміцних ливарних матеріалів із зеленим мікропорошком карбіду кремнію як основним заповнювачем та порошком, ефект був миттєвим. Коли дме холодний вітер, коли піч зупиняється на технічне обслуговування, інші деталі тріскаються, але цей матеріал гирла печі міцний та стабільний, і на ньому менше поверхневих тріщин. Після циклу втрати помітно зменшуються, що економить багато зусиль на ремонт!» Цей «спокій» призначений для подолання злетів та падінь у виробництві.
Тому щозелений мікропорошок карбіду кремнію Поєднуючи високу міцність, високу теплопровідність, чудову стійкість до термоударів та високу стійкість до ерозії, він став «спорідненою душею» у розробці сучасних високоефективних вогнетривких матеріалів. Від доменних печей, конвертерів, чавунних траншей та торпедних резервуарів у чорній металургії до електролітичних комірок у кольоровій металургії; від ключових деталей цементних печей та скляних печей у промисловості будівельних матеріалів до висококорозійних печей у сферах хімічної промисловості, електроенергетики та спалювання відходів, і навіть заливних чаш та сталевих цеглин для лиття… Скрізь, де є висока температура, знос, раптові зміни та ерозія, цей зелений мікропорошок активний. Він непомітно вбудований у кожну вогнетривку цеглу та кожен квадрат ливарного матеріалу, забезпечуючи надійний захист для «серця» галузі – високотемпературних печей.
Звичайно, сам процес «вирощування» зеленого мікропорошку карбіду кремнію не є легким. Від вибору сировини, точного контролю процесу плавки в печі опору (для забезпечення чистоти та екологічності) до дроблення, подрібнення, травлення та видалення домішок, гідравлічної або повітряної точної класифікації, суворого пакування відповідно до розподілу розмірів частинок (від кількох мікронів до сотень мікронів) – кожен крок пов’язаний зі стабільною роботою кінцевого продукту. Зокрема, чистота, розподіл розмірів частинок та форма частинок мікропорошку безпосередньо впливають на його диспергованість та вплив у вогнетривких матеріалах. Можна сказати, що високоякісний зелений мікропорошок карбіду кремнію сам по собі є продуктом поєднання технології та майстерності.