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 >1850 Grad, wie Niob, Chrom, Zirkonium, Wolfram, Tantal usw., gelten ebenfalls als feuerfeste Materialien.
Feuerfeste Materialien werden in Öfen, Brennöfen, Verbrennungsanlagen und Reaktoren verwendet. Feuerfeste Materialien werden auch bei der Herstellung von Tiegeln und Formen zum Gießen von Glas und Metall sowie bei der Verkleidung von Sicherungssystemen für Raketenstartstrukturen verwendet. Die Stahlindustrie und die Metallgussindustrie verwenden heute etwa 60 % aller feuerfesten Materialien.
Eigenschaften feuerfester Materialien
Feuerfeste Materialien müssen bei hohen Temperaturen chemisch und physikalisch stabil sein. Abhängig von der Betriebsumgebung müssen sie temperaturschockbeständig und chemisch inert sein und/oder bestimmte Bereiche der Wärmeleitfähigkeit und des Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Oxide von Aluminium (Aluminiumoxid), Silizium (Silica) und Magnesium (Magnesiumoxid) sind die wichtigsten Materialien, die bei der Herstellung von feuerfesten Materialien verwendet werden. Ein weiteres Oxid, das häufig in feuerfesten Materialien vorkommt, ist Calciumoxid (Kalkoxid). Feuerfester Ton wird auch häufig bei der Herstellung feuerfester Materialien verwendet.
Feuerfeste Materialien müssen entsprechend den Bedingungen ausgewählt werden, denen sie ausgesetzt sind. Einige Anwendungen erfordern spezielle feuerfeste Materialien. Zirkonoxid kommt dann zum Einsatz, wenn das Material extrem hohen Temperaturen standhalten muss. Siliziumkarbid und Kohlenstoff (Graphit) sind zwei weitere feuerfeste Materialien, die unter sehr rauen Temperaturbedingungen verwendet werden. Sie können jedoch nicht mit Sauerstoff in Kontakt kommen, da sie oxidieren und verbrennen.
Binäre Verbindungen wie Wolframcarbid oder Bornitrid können sehr feuerfest sein. Carbonit ist mit einem Schmelzpunkt von 3890 Grad die feuerfesteste binäre Verbindung, die wir kennen. Die ternäre Verbindung Tantal-Hafniumcarbid hat einen der höchsten Schmelzpunkte aller bekannten Verbindungen (4215 Grad).
Feuerfeste Materialien können für folgende Funktionen verwendet werden:
Wirkt als thermische Barriere zwischen dem Wärmemedium und der Behälterwand
Halten Sie physikalischem Druck stand und verhindern Sie, dass das Wärmemedium die Behälterwand erodiert
Korrosionsschutz
Sorgen Sie für Wärmedämmung
Feuerfeste Materialien haben eine Vielzahl nützlicher Anwendungen. In der metallurgischen Industrie werden feuerfeste Materialien zur Auskleidung von Öfen, Brennöfen, Reaktoren und anderen Behältern verwendet, die heiße Medien wie Metalle und Schlacke enthalten und transportieren. Feuerfeste Materialien finden auch andere Hochtemperaturanwendungen wie Verbrennungserhitzer, Wasserstoffreformer, Ammoniak-Primär- und Sekundärreformer, Cracköfen, Versorgungskessel, katalytische Crackanlagen, Lufterhitzer und Schwefelöfen.
