Mattone refrattario al carburo di silicio

Introduzione

 

I mattoni in carburo di silicio sono materiali refrattari composti principalmente da SiC, caratterizzati da una durezza Mohs pari a 9 e da un'eccellente stabilità contro le scorie acide. Con contenuti di SiC che vanno dal 72% al 99%, questi mattoni sono classificati in vari tipi, tra cui:

Legati con argilla, legati con Si₃N₄, legati con Sialon, legati con -SiC, legati con Si₂ON₂, mattoni in carburo di silicio ricristallizzato

Le applicazioni comuni includono metallurgia non ferrosa, stampi per fusione di alluminio, rivestimenti di forni elettrici e scambiatori di calore.

 

Produzione e struttura cristallina

Silicon carbide bricks are produced using silicon carbide (typically black SiC with >purezza 96%) come materia prima primaria. Il processo di produzione comprende il dosaggio, la miscelazione, la modellatura e la cottura con o senza l'uso di leganti.

Rinomati per le loro caratteristiche ad alte prestazioni (resistenza all'abrasione, resistenza alla corrosione, resistenza alle alte temperature, stabilità allo shock termico, elevata conduttività termica e bassa dilatazione termica), sono considerati materiali refrattari avanzati.

Refrattarietà eccezionale
Il carburo di silicio ha un punto di fusione elevato, con refrattarietà compresa tra 1700 e 2000 gradi. Può resistere ad ambienti ad alta temperatura senza ammorbidirsi o deformarsi, rendendolo ideale per rivestimenti di forni e componenti ad alta temperatura.
Durezza e resistenza superiori
Con una durezza Mohs di 9,2–9,5 (seconda solo al diamante e al nitruro di boro cubico), i mattoni in carburo di silicio mostrano un'eccellente resistenza all'abrasione e agli urti. Possono resistere all'abrasione, all'attrito e alle collisioni meccaniche senza usura o danni strutturali, garantendo una lunga durata.
Elevata conduttività termica

I mattoni in carburo di silicio possiedono una conduttività termica molto maggiore di quella dei materiali refrattari tradizionali come l'argilla e i mattoni ad alto contenuto di allumina. Ciò facilita il rapido trasferimento di calore nei forni e nelle apparecchiature termiche, migliorando l’efficienza energetica e supportando gli obiettivi di risparmio energetico.

Bassa dilatazione termica
Il basso coefficiente di dilatazione termica dei mattoni in carburo di silicio riduce al minimo le variazioni di volume alle alte temperature. Ciò conferisce loro un'eccezionale resistenza agli shock termici, consentendo loro di sopportare rapidi cambiamenti di temperatura senza fessurazioni o scheggiature, ideale per i componenti del forno esposti a frequenti cicli termici.
Eccellente stabilità chimica
I mattoni in carburo di silicio mantengono l'integrità strutturale sia in ambienti acidi che alcalini. Nei forni chimici e nei processi chimici ad alta temperatura, resistono alla corrosione e garantiscono stabilità e affidabilità a lungo termine.
Resistenza all'ossidazione

A determinate temperature, sulla superficie del mattone si forma una densa pellicola protettiva di silice, che protegge il SiC interno da ulteriore ossidazione. Tuttavia, la resistenza all'ossidazione può diminuire a temperature estremamente elevate o in atmosfere specifiche. In tali condizioni è possibile utilizzare additivi o rivestimenti superficiali per migliorare la resistenza all'ossidazione.

Materie prime

Carburo di silicio (SiC)

I metodi di produzione comuni per i mattoni refrattari in carburo di silicio includono:

 Processo di stampaggio a vibrazione

 Processo di stampaggio a pressione isostatica

Processo di stampaggio per estrusione

I mattoni refrattari al carburo di silicio sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni industriali ad alta temperatura grazie alle loro eccellenti prestazioni. Le principali aree di applicazione includono:

 Industria siderurgica

 Industria dei metalli non ferrosi

 Industria del vetro

 Industria della ceramica

 Industria chimica

 

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