Kluczowa rola zielonego proszku węglika krzemu w materiałach ogniotrwałych
Zielony proszek węglika krzemu, nazwa brzmi twardo. To w zasadzie rodzajwęglik krzemu (SiC), który jest wytapiany w temperaturze ponad 2000 stopni w piecu oporowym z surowcami takimi jak piasek kwarcowy i koks naftowy. Różni się od powszechnie stosowanegoczarny węglik krzemu, charakteryzuje się precyzyjną kontrolą procesu w późniejszym etapie wytopu, z bardzo małą ilością zanieczyszczeń i wysoką czystością kryształów, dzięki czemu charakteryzuje się unikatowym zielonym lub ciemnozielonym kolorem. Ta „czystość” zapewnia mu niemal ekstremalną twardość (twardość w skali Mohsa sięga 9,2-9,3, ustępując jedynie diamentowi i węglikowi boru) oraz wyjątkowo doskonałą przewodność cieplną i wytrzymałość w wysokich temperaturach. W przypadku materiałów ogniotrwałych jest to „twarda kość”, która może wytrzymać, walczyć, nagrzewać się i budować.
W jaki więc sposób ten zielony proszek może wykazać się swoją siłą w trudnym świecie materiałów ogniotrwałych i stać się niezastąpionym „kluczowym człowiekiem”?
Zwiększ wytrzymałość i odlewaj wysokotemperaturowe „stalowe kości”: Materiały ogniotrwałe najbardziej obawiają się tego, że „nie wytrzymają” wysokich temperatur, staną się miękkie i zapadną się.Zielony mikroproszek węglika krzemuCechuje się wyjątkowo wysoką twardością i doskonałą wytrzymałością w wysokich temperaturach. Dodanie go do różnych betonów ogniotrwałych, materiałów do ubijania lub cegieł jest jak dodanie siatki stalowej o wysokiej wytrzymałości do betonu. Może on utworzyć solidny szkielet nośny w matrycy, znacznie przeciwdziałając odkształceniom i mięknięciu materiału pod wpływem wysokich temperatur. Wcześniej do produkcji elementów lejnych kanału wielkiego pieca dużej huty stali stosowano zwykłe materiały, które szybko ulegały erozji, nie można było zwiększyć przepływu żelaza, a częste prace konserwacyjne opóźniały produkcję. Później nastąpił przełom techniczny, a proporcje…zielony mikroproszek węglika krzemu znacznie wzrosła. „Hej, to niesamowite!” – wspominał później kierownik warsztatu. „Kiedy wlano nowy materiał, stopione żelazo przepłynęło, strona kanału była ewidentnie „nadgryziona”, prędkość przepływu żelaza odwróciła się do góry nogami, a liczba przeglądów zmniejszyła się o ponad połowę, a oszczędności okazały się realne!”. Ta wytrzymałość jest podstawą trwałości sprzętu wysokotemperaturowego.
Popraw przewodnictwo cieplne i zamontuj „radiator” na materiale: Im lepsza izolacyjność cieplna materiału ogniotrwałego, tym lepiej! W miejscach takich jak drzwi pieców koksowniczych i boczne ścianki aluminiowych komór elektrolitycznych, sam materiał musi szybko przewodzić ciepło wewnętrzne, aby zapobiec lokalnemu wzrostowi temperatury i uszkodzeniom. Przewodność cieplna zielonego mikroproszku węglika krzemu jest zdecydowanie „doskonałym uczniem” wśród materiałów niemetalicznych (współczynnik przewodnictwa cieplnego w temperaturze pokojowej może osiągnąć ponad 125 W/m·K, czyli kilkadziesiąt razy więcej niż w przypadku zwykłej cegły glinianej). Dodanie go do materiału ogniotrwałego w określonym miejscu jest jak wbudowanie w materiał wydajnego „przewodu cieplnego”, który może znacznie poprawić ogólną przewodność cieplną, pomóc w szybkim i równomiernym odprowadzaniu ciepła oraz uniknąć lokalnego przegrzania i łuszczenia się lub uszkodzeń spowodowanych „zgagą”.
Zwiększ odporność na szok termiczny i rozwijaj umiejętność „zachowania spokoju w obliczu zmian”: Jednym z najbardziej uciążliwych „zabójców” materiałów ogniotrwałych jest szybkie chłodzenie i nagrzewanie. Piec jest włączany i wyłączany, a temperatura gwałtownie się waha, a zwykłe materiały łatwo „wybuchają” i odklejają się.Zielony węglik krzemuMikroproszek ma stosunkowo niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i wysoką przewodność cieplną, co pozwala na szybkie zrównoważenie naprężeń wywołanych różnicą temperatur. Wprowadzenie go do systemu ogniotrwałego może znacznie poprawić odporność materiału na nagłe zmiany temperatury, czyli „odporność na szok termiczny”. Żeliwny odlew wlotowy pieca obrotowego do wypalania cementu jest poddawany najcięższym szokom w niskich i wysokich temperaturach, a jego krótka żywotność była długotrwałym problemem. Doświadczony inżynier budowy pieców powiedział mi: „Od czasu zastosowania betonów o wysokiej wytrzymałości z zielonym mikroproszkiem węglika krzemu jako głównym kruszywem i proszkiem, efekt był natychmiastowy. Kiedy zimny wiatr wieje, gdy piec jest zatrzymywany na czas konserwacji, inne części trzeszczą, ale ten materiał wlotowy pieca jest twardy i stabilny, a powierzchnie pęknięć są rzadsze. Po cyklu straty są widocznie zmniejszone, co pozwala zaoszczędzić wiele wysiłków naprawczych!”. Ten „spokój” ma na celu radzenie sobie z wahaniami produkcji.
Ponieważzielony mikroproszek węglika krzemu Łącząc wysoką wytrzymałość, wysoką przewodność cieplną, doskonałą odporność na szoki termiczne i wysoką odporność na erozję, stał się „bratnią duszą” w procesie opracowywania nowoczesnych, wysokowydajnych materiałów ogniotrwałych. Od wielkich pieców, konwertorów, kanałów żelaznych i zbiorników torpedowych w metalurgii żelaza i stali, po ogniwa elektrolityczne w metalurgii metali nieżelaznych; od kluczowych elementów pieców cementowych i szklarskich w przemyśle materiałów budowlanych, po wysoce korozyjne piece w przemyśle chemicznym, energetycznym i spalarniach odpadów, a nawet misy odlewnicze i cegły przepływowe do odlewania… Wszędzie tam, gdzie występują wysokie temperatury, zużycie, nagłe zmiany i erozja, ten zielony mikroproszek jest aktywny. Jest dyskretnie osadzony w każdej cegle ogniotrwałej i każdym kwadracie masy betonowej, zapewniając solidną ochronę „serca” przemysłu – pieców wysokotemperaturowych.
Oczywiście, sama „hodowla” zielonego mikroproszku węglika krzemu nie jest łatwa. Począwszy od doboru surowców, precyzyjnej kontroli procesu wytopu w piecu oporowym (w celu zapewnienia czystości i zieloności), poprzez kruszenie, mielenie, trawienie i usuwanie zanieczyszczeń, precyzyjną klasyfikację hydrauliczną lub przepływową, aż po ścisłe pakowanie zgodnie z rozkładem wielkości cząstek (od kilku do setek mikronów), każdy etap jest powiązany z stabilną wydajnością produktu końcowego. W szczególności czystość, rozkład wielkości cząstek i kształt cząstek mikroproszku bezpośrednio wpływają na jego dyspersyjność i skuteczność w materiałach ogniotrwałych. Można powiedzieć, że wysokiej jakości zielony mikroproszek węglika krzemu jest sam w sobie produktem połączenia technologii i kunsztu.