سیلیکون کاربید ریخته گری در مقابل. قالب‌های ریخته‌گری نسوز سنتی: کدامیک در کاربردهای چرخه حرارتی بهتر عمل می‌کنند؟

ریخته گری کاربید سیلیکونبه یکی از مواد نسوز مورد بحث در سال های اخیر تبدیل شده اند، به ویژه برای صنایعی که به مقاومت در برابر شوک حرارتی بالا، مقاومت در برابر سایش و عملکرد سریع انتقال حرارت{0}} نیاز دارند. همانطور که کوره‌ها انرژی{2}}کارآمدتر می‌شوند و چرخه‌های تولید سخت‌تر می‌شوند، مهندسان شروع به این سوال می‌کنند که آیا قالب‌های ریخته‌گری نسوز سنتی هنوز هم می‌توانند نیازهای خدمات مدرن را برآورده کنند- یا اینکه Sic Castables راه‌حل بسیار بهتری ارائه می‌دهند.
Topower با تمرکز بر عملکرد آنها در طول چرخه حرارتی، مقاومت شیمیایی، پایداری مکانیکی و هزینه عملیاتی طولانی مدت، مقایسه فنی جامعی از سیلیکون کاربید نسوز و قالب‌های ریخته‌گری نسوز ارائه می‌دهد.

1. ریخته گری کاربید سیلیکون چیست؟

قالب‌های ریخته‌گری SIC، دیرگدازهای بی‌شکل{0} با کارایی بالا هستند که حاوی ذرات SiC، چسب‌های آلومینا، و مواد افزودنی برای بهبود زینترینگ و مقاومت در برابر اکسیداسیون هستند. به لطف خواص منحصربفرد SiC-رسانایی حرارتی بالا، استحکام مکانیکی قوی و مقاومت در برابر شوک حرارتی عالی-این قالب‌های ریخته‌گری به طور گسترده در موارد زیر استفاده می‌شوند: کوره‌های فولادی، پیش‌گرم‌کننده‌های کوره سیمان، دستگاه‌های کوره بلند، کوره‌های سوزاندن، کوره‌های ذوب آلومینیوم، کوره‌های ذوب آلومینیوم و ...
محتوای SiC معمولی بسته به کاربرد بین 15 تا 80 درصد است. محتوای SiC بالاتر پایداری چرخه حرارتی بهتر، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر حمله سرباره را فراهم می کند.

2. ریخته گری نسوز سنتی چیست؟

قالب‌های ریخته‌گری نسوز، دیرگدازهای مبتنی بر آلومینیو{0}}سیلیکاتی هستند که عمدتاً از: سنگدانه‌های شاموت، چسباننده‌های نسوز، سیمان آلومینات کلسیم، پرکننده‌های سیلیس ساخته می‌شوند.
آنها به دلیل هزینه کم، عملکرد پایدار و سهولت نصب چندین دهه است که به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند. با این حال، قالب های ریخته گری نسوز سنتی در موارد زیر عملکرد ضعیفی دارند:
تغییرات سریع دما
محیط های با سایش بالا
کاهش اتمسفرها
قرار گرفتن در معرض فلز مذاب
این باعث می‌شود آنها برای چرخه‌های صنعتی مدرن با سرعت-با دمای بالا- مناسب نباشند.

3. مقاومت چرخه حرارتی: چرا ریخته گری های کاربید سیلیکون برنده می شوند

چرخه حرارتی-گرمایش و سرمایش سریع در حین کارکرد کوره-یکی از مهم‌ترین عوامل مؤثر بر عمر نسوز است. ترک، پوسته پوسته شدن و خستگی حرارتی اغلب از نوسانات مکرر دما سرچشمه می گیرد.

SiC عملکرد چرخه حرارتی را از طریق:
هدایت حرارتی بالا (توزیع گرما سریع → کاهش تنش حرارتی)، ضریب انبساط حرارتی پایین، مدول الاستیک قوی
,رفتار انحراف{0}درترک عالی.
به دلیل این ویژگی ها، ریخته گری های نسوز کاربید سیلیکون یکپارچگی ساختاری را حتی زمانی که در معرض نوسانات دمایی سریع 800-1200 درجه قرار می گیرند حفظ می کنند.
خاک نسوز حاوی فازهای آلومینو{0}}سیلیکاتی است که:
در حین گرم شدن با شدت بیشتری منبسط شود، پس از چرخه های مکرر ترک های ریز ایجاد شود، در هنگام قرار گرفتن در معرض شوک حرارتی، استحکام ساختاری را از دست بدهد.
در نتیجه، آنها مستعد ریزش زودرس هستند، به خصوص در نزدیکی مناطق مشعل یا مناطق گرم{0}سریع.

4. استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر سایش

مواد ریخته گری کاربید سیلیکون: ذرات SiC ارائه می دهند: مقاومت در برابر فرسایش بالا، مقاومت در برابر سایش عالی، مدول گسیختگی بالا،-حفظ استحکام در دمای بالا
این باعث می‌شود که آن‌ها برای: راه‌اندازهای کوره بلند، پوشش‌های Bullnose، بلوک‌های مشعل، ورودی‌های سیکلون پیش گرم‌کننده ایده‌آل شوند.

مواد ریخته گری نسوز: خاک نسوز دارای: مقاومت سایشی کمتر، کاهش استحکام بالای 1000 درجه، مقاومت ضعیف در برابر گرد و غبار با سرعت بالا و کلینکر-
بنابراین، قالب های ریخته گری نسوز به طور قابل توجهی در محیط های ساینده سریعتر فرسوده می شوند.

5. مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی

SiC پایداری شیمیایی عالی در هر دو محیط اسیدی و بازی دارد. این به ویژه برای صنایعی که در معرض اتمسفرهای قلیایی-غنی، گوگرد- یا مونوکسید کربن قرار دارند مفید است.
Sic Castables مقاوم در برابر حمله قلیایی، خوردگی گوگرد، خاکستر زغال سنگ، فلز مذاب، بخارات شیمیایی در کاهش اتمسفر
ریخته گری فایرلس در برابر حمله بخار قلیایی، نفوذ سرباره، خوردگی فلز مذاب آسیب پذیر هستند
این مزیت شیمیایی طول عمر دستگاه های ریخته گری نسوز سیلیکون کاربید را در محیط های سخت کوره بسیار بهبود می بخشد.

6. هدایت حرارتی و بهره وری انرژی

یکی از مهمترین تفاوت های عملکرد، هدایت حرارتی است.
مواد ریخته گری کاربید سیلیکون: SiC دارای رسانایی حرارتی تا پنج برابر بیشتر از سنگدانه های نسوز است.
مزایا عبارتند از: انتقال سریعتر حرارت، کاهش تلفات حرارتی، گرمایش سریعتر کوره، بهبود بهره وری سوخت، برای صنایعی که به دنبال صرفه جویی در انرژی هستند، این یک مزیت بزرگ است.

قالب های ریخته گری نسوز: خاک نسوز دارای رسانایی حرارتی پایینی است که ممکن است به نفع عایق باشد اما سرعت آن را کاهش می دهد: منحنی های گرم کردن-افزایش منحنی ها، راندمان مشعل، پایداری دما. برای کوره های صنعتی-با عملکرد بالا، این به یک-عیب طولانی مدت تبدیل می شود.

7. نصب و خشک کردن{1}}: کدام ساده تر است؟

قالب‌های ریخته‌گری نسوز به دلیل ترکیب ساده و رفتار پخت قابل پیش‌بینی آسان‌تر نصب می‌شوند.
ریخته گری کاربید سیلیکون ممکن است به موارد زیر نیاز داشته باشد: اضافه کردن آب کنترل شده، فشرده سازی ارتعاشی، منحنی های خشک شدن بهینه
با این حال، هنگامی که به درستی نصب شوند، پایداری طولانی مدت- بسیار عالی ارائه می‌دهند.

Sic Castables در همه دسته‌بندی‌های اصلی که برای کوره‌های صنعتی مدرن اهمیت دارد، به‌ویژه برنامه‌های سیکل حرارتی، نسبت به قالب‌های ریخته‌گری نسوز سنتی برتری دارند.
صنایعی که به حداکثر دوام، مقاومت در برابر شوک حرارتی و کاهش زمان از کار افتادگی نیاز دارند، از ارتقاء به قالب‌های نسوز سیلیکون کاربید بهره‌مند خواهند شد.