Introduzione
I mattoni in carburo di silicio in silicio in silicio (Si₃n₄-SIC) sono materiali refrattari avanzati composti principalmente da sabbia in carburo di silicio con nitruro di silicio come fase di legame. Poiché sia SIC che Si₃n₄ sono composti covalenti, la sinterizzazione è impegnativa, quindi la produzione industriale impiega in genere la sinterizzazione delle reazioni. Viene aggiunto l'uso di SIC come aggregato, in polvere di silicio metallico e vengono selezionate una ragionevole gradazione delle particelle, un sistema di miscelazione e un processo di stampaggio. Dopo l'asciugatura, i corpi verdi vengono sinterizzati in attrezzature specializzate sotto un'atmosfera di azoto. Durante l'accensione, la matrice Si₃n₄ (fase di legame) forma cristalli grigi-bianchi che legano efficacemente le particelle SIC (aggregate) in una struttura di rete spaziale, dotando i mattoni con proprietà uniche non eguali da altre refrattari.
Vantaggio
Elevata durezza e resistenza all'usura
L'estrema estrema durezza del carburo di silicio, unita alla tenacità e alla resistenza della fase di legame del nitruro di silicio, impartisce un'eccezionale resistenza all'usura a questi mattoni. In condizioni operative gravi, tra cui alte temperature, pressioni e forze di attrito, le loro superfici rimangono lisce e intatte in periodi prolungati, riducendo al minimo la perdita di materiale e i guasti delle apparecchiature causati dall'abrasione.
Nelle applicazioni metallurgiche come gli esplosioni e gli altiforni caldi, questa proprietà consente una resistenza efficace all'impatto e all'attrito dai materiali di ricarica, estendendo significativamente la durata delle attrezzature.
Alta conduttività termica
Sia il carburo di silicio che il nitruro di silicio presentano un'elevata conduttività termica, consentendo a mattoni in carburo di silicio in silicio in silicio di trasferire rapidamente il calore. Questa proprietà mitiga efficacemente lo stress termico nelle apparecchiature ad alta temperatura e migliora la stabilità termica. In applicazioni come forni in ceramica e forni di fusione in vetro, dove il trasferimento di calore rapido e il riscaldamento uniforme sono critici: i mattoni facilitano uno scambio di calore efficiente, migliorano l'utilizzo dell'energia e garantiscono temperature costantemente in-frugati, migliorando così la qualità del prodotto.
Buona resistenza agli shock termici
I mattoni in carburo di silicio in silicio in silicio mostrano un basso coefficiente di espansione termica e i tamponi di fase di nitruro di silicio si sollecitano da stress termico ad alte temperature, impartindo un'eccellente resistenza alle shock termiche. Anche a frequenti fluttuazioni di temperatura e shock termici, mantengono l'integrità strutturale, resistendo a cracking e spalling. In attrezzature termiche come forni rotanti in cemento e inceneritori di rifiuti, questi mattoni resistono alle variazioni di temperatura estrema, garantendo un funzionamento continuo e riducendo la frequenza di manutenzione.
Elevata stabilità chimica
Questi mattoni presentano una forte resistenza ad acidi, alcali e altri prodotti chimici, mantenendo prestazioni stabili in vari ambienti chimicamente corrosivi. Nelle attrezzature per l'industria chimica e dell'energia come i camini e le torri di desolfurizzazione, resistono efficacemente all'erosione da gas acidi e soluzioni alcaline, migliorando la resistenza alla corrosione delle attrezzature e la vita di servizio. Inoltre, resistono alle reazioni chimiche con metalli, scorie e altre sostanze ad alte temperature, garantendo una stabilità chimica costante.
Alta resistenza
I mattoni in carburo di silicio in silicio legati al silicio mostrano un'elevata resistenza a compressione in entrambe le temperature elevate. A temperatura ambiente, la loro resistenza supera i 100 MPa e mantengono ad alta resistenza in ambienti ad alta temperatura. Ciò consente loro di resistere alla pressione e ai carichi significativi. Nelle industrie metallurgiche e sui materiali da costruzione, se utilizzati per componenti con carico ad alta temperatura come fondi e focolai, supportano stabilmente il peso dei materiali di ricarica superiore, garantendo il funzionamento di attrezzature sicure.
Zinfon Refractory Technology Co., Ltd.
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Materie prime
Carburo di silicio (sic), polvere di silicio (SI)
Specifiche fisiche e chimiche
|
Apparentemente porosità |
% |
<17 |
|
Densità di massa |
g\/cm3 |
>2.6 |
|
Forza di schiacciamento freddo |
MPA |
>150 |
|
Moduli di rottura |
(1400 gradi) MPA |
43 |
|
Sic |
% |
72 |
|
Si3n4 |
% |
21 |
|
Fe2o3 |
% |
1.5 |
processo
Elaborazione delle materie prime
Carburo di silicio: screening e classificazione per ottenere distribuzioni di dimensioni delle particelle specifiche.
Polvere di silicio: rimozione delle impurità e raffinatezza attraverso i processi di fresatura o chimica.
Additivi e agenti di legame: preparazione di leganti (ad es. Clay, resine) e additivi (ad es. Antiossidanti).
Miscelazione
Dosaggio e omogeneizzazione: miscelazione precisa di materie prime per garantire la composizione uniforme.
Modanatura
Selezione del metodo: a seconda della geometria in mattoni (ad es. Pressing, pressione isostatica, estrusione).
Preparazione della muffa: pulizia e lubrificazione degli stampi per facilitare il demolding.
Operamento di formazione: compattazione della miscela in forme desiderate sotto pressione controllata.
Asciugatura
Rimozione dell'umidità: asciugatura sequenziale tramite asciugatura dell'aria naturale seguita da asciugatura termica a meno o uguale a 0. 5% di contenuto di umidità.
Sparare
Caricamento del forno: disposizione di corpi verdi con spaziatura adeguata per garantire una distribuzione uniforme del calore.
Sintering nitriding: legame di reazione in un'atmosfera di azoto a 1400-1500 gradi per formare una fase di legame Si₃n₄.
Raffreddamento controllato: raffreddamento graduale per prevenire il crack di stress termico.
Applicazioni
I mattoni in carburo di silicio in silicio in silicio hanno una vasta gamma di applicazioni in vari settori. Di seguito sono riportati alcuni esempi di applicazione:
Gli ugelli in carburo di silicio con nitruro di silicio (Si₃n₄-SIC) sono ampiamente utilizzati nei progetti di protezione ambientale per il trattamento dei gas di combustione. Questi ugelli offrono dimensioni precise, resistenza alla corrosione, resistenza all'erosione, eccellenti prestazioni di atomizzazione e durata di servizio estesa. La domanda globale per gli ugelli Si₃n₄-Sic nelle applicazioni di desolfurizzazione e denitrificazione sta aumentando ogni anno.
Forni di azoto fertilizzante, vaporizzatori di olio, forni di desolforazione
I rivestimenti in queste unità utilizzano prodotti Si₃n₄-SIC per resistere alla corrosione chimica da vari mezzi di processo. La loro elevata resistenza all'attacco chimico garantisce l'affidabilità delle attrezzature e estende la vita operativa.
Forni in ceramica
I prodotti in carburo di silicio con nitruro di silicio (Si₃n₄-SIC) sono usati nei componenti del forno in ceramica, tra cui separatori di fiamma, mobili per il forno (impalcature, colonne, rulli, staffe, travi, piastre di set, gocce di set)), piastre a forma di pesce e bruciatori ad alta temperatura. Sfruttando la loro resistenza ad alta temperatura, resistenza agli shock termici, resistenza all'ossidazione e conducibilità termica, questi materiali consentono:
Riduzione del peso: mobili per forni più leggeri riduce il consumo di energia.
Migliore efficienza: trasferimento di calore più rapido e riscaldamento uniforme Migliora la qualità e la resa del prodotto.
Durata estesa: resistenza al ciclo termico e l'ossidazione prolunga la vita dei componenti del forno.
Forni di ricottura in vetro e fornaci di sparo dello smalto
I rivestimenti in questi forni utilizzano materiali in carburo di silicio legati al nitruro di silicio (Si₃n₄-SIC) grazie alla loro eccezionale stabilità ad alta temperatura, resistenza all'ossidazione e resistenza agli shock termici. Queste proprietà consentono ai rivestimenti di sopportare temperature estreme e ciclo termico all'interno dei forni, garantendo il funzionamento continuo e l'estensione della durata di servizio.
Forni di zinco
Nelle ritorte verticali di zinco, le pareti esterne sono esposte a fiamme di 1300-1340 gradi, mentre le superfici interne contattano il vapore di zinco e le scorie fino a 1200 gradi.
Alta conducibilità termica: riduce i gradienti di temperatura nella zona ad alta temperatura di ~ 30 gradi, migliorando l'efficienza energetica.
Resistenza all'erosione: dopo 20 mesi di servizio, lo spessore residuo nelle zone più calde supera i mattoni SIC legati all'argilla di 40-50 mm.
Altre applicazioni di metallurgia non ferrosa
Forni di raffinazione in alluminio: fodere
Distillazione di zinco Repling: fodera e vassoi
Gestione del metallo fuso: rotori degassanti, condutture, pompe di aspirazione, filtri, crogioli
Componenti di processo: tubi di protezione della termocoppia per misurazione della temperatura di fusione di al-Zn, lavanderia in ceramica per fusione in alluminio
Queste applicazioni sfruttano le loro proprietà chiave:
Resistenza all'erosione del metallo fuso
Alta resistenza a temperature elevate
Resistenza all'ossidazione e agli shock termici
Resistenza alla corrosione chimica contro criolite e altri elettroliti
Alta conduttività termica per un efficiente trasferimento di calore
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