Жасыл кремний карбиді ұнтағының отқа төзімді материалдардағы негізгі рөлі
Жасыл кремний карбиді ұнтағы, атауы қиын естіледі. Бұл негізінен бір түрікремний карбиді (SiC), ол кварц құмы және мұнай коксы сияқты шикізатпен кедергі пешінде 2000 градустан астам температурада балқытылады. Кәдімгіден ерекшеленедіқара кремний карбиді, ол балқытудың кейінгі кезеңіндегі процесті дәл басқарады, қоспалары өте аз және кристалды тазалығы жоғары, сондықтан ол ерекше жасыл немесе қою жасыл түс береді. Бұл «тазалық» оған өте қатты қаттылық береді (Могс қаттылығы 9,2-9,3 дейін жетеді, бұл тек алмас пен бор карбидінен кейін екінші орында) және өте жақсы жылу өткізгіштік пен жоғары температураға төзімділік береді. Отқа төзімді материалдар саласында бұл төтеп бере алатын, күресе алатын, қыздыра алатын және құра алатын «қатты сүйек».
Сонымен, бұл жасыл ұнтақ қалайша отқа төзімді материалдардың қатал әлемінде өзінің күшін көрсетіп, алмастырылмайтын «кілт адам» бола алады?
Жоғары температураға төзімді «болат сүйектерінің» беріктігін және құйылуын жақсартады: Отқа төзімді материалдар жоғары температураға «төзімді болмай», жұмсарып, құлап кетуден қорқады.Жасыл кремний карбидінің микроұнтағыөте жоғары қаттылыққа және тамаша жоғары температуралық беріктікке ие. Оны әртүрлі отқа төзімді құйылатын материалдарға, тығыздалатын материалдарға немесе кірпіштерге қосу бетонға жоғары беріктіктегі болат торды қосумен бірдей. Ол матрицада берік тірек қаңқасын құра алады, жоғары температуралық жүктеме кезінде материалдың деформациясы мен жұмсаруына айтарлықтай қарсы тұрады. Ірі болат зауытының домна пешінің шойын арнасының құйылатын материалдары бұрын қарапайым материалдарды пайдаланған, олар тез тозатын, темір ағынының жылдамдығын арттыру мүмкін емес және жиі техникалық қызмет көрсету өндірісті кешіктіретін. Кейінірек техникалық жетістіктерге қол жеткізілді және олардың үлесі...жасыл кремний карбидінің микроұнтағы айтарлықтай арттырылды. «Ой, бұл керемет!» Кейінірек шеберхана директоры былай деп еске алды: «Жаңа материал салынған кезде балқытылған темір ағып өтті, арна жағы анық «кемірді», темір ағынының жылдамдығы төңкерілді, техникалық қызмет көрсету уақыты екі еседен астамға қысқарды, ал үнемдеу нақты ақша болды!» Бұл беріктік жоғары температуралы жабдықтың ұзақ қызмет етуінің негізі болып табылады.
Жылу өткізгіштігін жақсартып, материалға «жылу қабылдағыш» орнатыңыз: Отқа төзімді материал неғұрлым жылу оқшаулағыш болса, соғұрлым жақсы! Кокс пешінің есіктері және алюминий электролиттік ұяшықтың бүйір қабырғалары сияқты жерлерде материалдың өзі жергілікті температураның тым жоғары болуына және зақымдалуына жол бермеу үшін ішкі жылуды тез өткізуі керек. Жасыл кремний карбидінің микроұнтағының жылу өткізгіштігі металл емес материалдар арасында сөзсіз «өте жақсы оқушы» болып табылады (бөлме температурасының жылу өткізгіштік коэффициенті 125 Вт/м·К-ден асады, бұл кәдімгі саз кірпіштен ондаған есе көп). Оны белгілі бір бөліктегі отқа төзімді материалға қосу материалға тиімді «жылу құбырын» енгізумен бірдей, бұл жалпы жылу өткізгіштікті айтарлықтай жақсартады, жылудың тез және біркелкі таралуына көмектеседі және жергілікті қызып кетуден және қабыршақтанудан немесе «қыжылдан» туындаған зақымданудан сақтайды.
Термиялық соққыға төзімділікті арттырыңыз және «өзгерістерге қарамастан сабырлы болу» қабілетін дамытыңыз: Отқа төзімді материалдардың ең қиын «өлтірушілерінің» бірі - тез салқындату және қыздыру. Пеш қосылып-өшеді, температура күрт өзгереді, ал қарапайым материалдардың «жарылуы» және қабыршақтануы оңай.Жасыл кремний карбидіМикроұнтақтың жылу кеңею коэффициенті салыстырмалы түрде төмен және жылу өткізгіштігі жоғары, бұл температура айырмашылығынан туындаған кернеуді тез теңестіре алады. Оны отқа төзімді жүйеге енгізу материалдың кенеттен температураның өзгеруіне, яғни «жылу соққысына төзімділікке» төтеп беру қабілетін айтарлықтай жақсарта алады. Цемент айналмалы пешінің пештің аузындағы темір құйылатын материалы ең қатты суық және ыстық соққыларға ұшырайды, ал оның қысқа қызмет ету мерзімі ұзақ уақытқа созылған мәселе болды. Тәжірибелі пеш құрылысының инженері маған былай деді: «Негізгі агрегат және ұнтақ ретінде жасыл кремний карбидінің микроұнтағы бар жоғары беріктіктегі құйылатын материалды қолданғаннан бері әсері бірден байқалды. Пешті техникалық қызмет көрсету үшін тоқтатқан кезде суық жел соққанда, басқа бөлшектер сықырлайды, бірақ бұл пештің аузындағы материал берік және тұрақты, ал беткі жарықтар аз болады. Циклден кейін шығын айтарлықтай азаяды, бұл көптеген жөндеу жұмыстарын үнемдейді!» Бұл «тыныштық» өндірістегі көтерілістер мен құлдыраулармен күресуге арналған.
Өйткеніжасыл кремний карбидінің микроұнтағы Жоғары беріктік, жоғары жылу өткізгіштік, тамаша жылу соққысына төзімділік және күшті эрозияға төзімділікті біріктіре отырып, ол қазіргі заманғы жоғары өнімді отқа төзімді материалдарды жасаудағы «жан серігіне» айналды. Темір мен болат металлургиясындағы домна пештерінен, конвертерлерден, темір траншеялардан және торпедалық цистерналардан бастап түсті емес металлургиядағы электролиттік ұяшықтарға дейін; құрылыс материалдары өнеркәсібіндегі цемент пештері мен шыны пештерінің негізгі бөліктерінен бастап химия өнеркәсібі, электр энергиясы және қалдықтарды жағу салаларындағы жоғары коррозиялық пештерге дейін, тіпті құюға арналған кеселер мен ағынды болат кірпіштерді құюға дейін... Жоғары температура, тозу, кенеттен өзгеріс және эрозия бар жерде бұл жасыл микроұнтақ белсенді. Ол әрбір отқа төзімді кірпішке және құйылатын әрбір шаршыға үнсіз енгізіліп, саланың «жүрегі» - жоғары температуралы пештер үшін берік қорғанысты қамтамасыз етеді.
Әрине, жасыл кремний карбидінің микроұнтағын «өсіру» оңай емес. Шикізатты таңдаудан бастап, кедергі пешінің балқыту процесін дәл бақылаудан бастап (тазалық пен жасылдықты қамтамасыз ету үшін), ұсақтау, ұнтақтау, маринадтау және қоспаларды кетіруге, гидравликалық немесе ауа ағынының дәл жіктелуіне дейін, бөлшектердің өлшемінің таралуына сәйкес қатаң қаптамаға дейін (бірнеше микроннан жүздеген микронға дейін), әрбір қадам соңғы өнімнің тұрақты жұмысына байланысты. Атап айтқанда, микроұнтақтың тазалығы, бөлшектердің өлшемінің таралуы және бөлшектердің пішіні оның дисперсиясына және отқа төзімді материалдардағы әсеріне тікелей әсер етеді. Жоғары сапалы жасыл кремний карбидінің микроұнтағының өзі технология мен шеберліктің үйлесімінің өнімі деп айтуға болады.