Refractory materials are materials that break down by heat, pressure, or chemical attack and retain high strength and form at temperatures where they occur. Refractory materials are polycrystalline, multiphase, inorganic, non-metallic, porous and heterogeneous. They are usually composed of oxides or non-oxides (such as carbides, nitrides, etc.) of the following materials: silicon, aluminum, magnesium, calcium, and zirconium. Some metals with melting points >Niyobyum, krom, zirkonyum, tungsten, tantal vb. gibi 1850 derece de refrakter malzemeler olarak kabul edilir.
Refrakter malzemeler fırınlarda, fırınlarda, yakma fırınlarında ve reaktörlerde kullanılmaktadır. Refrakterler ayrıca cam ve metal dökümü için pota ve kalıpların imalatında ve roket fırlatma yapıları için sigorta sistemlerinin kaplanmasında da kullanılır. Günümüzde çelik sektörü ve metal döküm sektörü tüm refrakter malzemelerin yaklaşık %60'ını kullanmaktadır.
Refrakter malzemelerin özellikleri
Refrakter malzemeler yüksek sıcaklıklarda kimyasal ve fiziksel olarak stabil olmalıdır. Çalışma ortamına bağlı olarak termal şoka dayanıklı, kimyasal olarak inert olmalı ve/veya belirli termal iletkenlik aralıklarına ve termal genleşme katsayısına sahip olmalıdırlar.
Alüminyum oksitler (alüminyum oksit), silikon (silika) ve magnezyum (magnezyum oksit), refrakter üretiminde kullanılan en önemli malzemelerdir. Refrakter malzemelerde yaygın olarak bulunan bir diğer oksit ise kalsiyum (kireç) oksittir. Refrakter kil, refrakter malzemelerin üretiminde de yaygın olarak kullanılmaktadır.
Refrakter malzemeler karşılaşacakları koşullara göre seçilmelidir. Bazı uygulamalar özel refrakter malzemeler gerektirir. Zirkonya, malzemenin aşırı yüksek sıcaklıklara dayanması gerektiğinde kullanılır. Silisyum karbür ve karbon (grafit) bazı çok sert sıcaklık koşullarında kullanılan diğer iki refrakter malzemedir ancak oksitlenip yanacakları için oksijenle temas edemezler.
Tungsten karbür veya bor nitrür gibi ikili bileşikler çok dayanıklı olabilir. Karbonit, 3890 derece erime noktasına sahip, bilinen en dayanıklı ikili bileşiktir. Üçlü bileşik tantal-hafniyum karbür, bilinen tüm bileşikler arasında en yüksek erime noktalarından birine sahiptir (4215 derece).
Refrakter malzemeler aşağıdaki işlevler için kullanılabilir:
Termal ortam ile konteyner duvarı arasında termal bariyer görevi görür
Fiziksel basınca dayanıklı olun ve termal ortamın konteyner duvarını aşındırmasını önleyin
Anti korozyon
Isı yalıtımı sağlayın
Refrakterlerin çeşitli yararlı uygulamaları vardır. Metalurji endüstrisinde refrakter malzemeler, metaller ve cüruf gibi sıcak ortamları içeren ve taşıyan fırınları, ocakları, reaktörleri ve diğer kapları kaplamak için kullanılır. Refrakterlerin, yanma ısıtıcıları, hidrojen reformerleri, amonyak birincil ve ikincil reformerleri, kırma fırınları, yardımcı kazanlar, katalitik kırma üniteleri, hava ısıtıcıları ve kükürt fırınları gibi diğer yüksek sıcaklık uygulamaları da vardır.
