Beyaz erimiş alümina refrakter

Refrakter malzemeler nelerdir?

Öncelikle kısa bir tanım: Refrakterler, erimeden veya bozulmadan son derece yüksek sıcaklıklara (tipik olarak > 1000°C veya 1832°F) ve zorlu koşullara (aşınma, kimyasal korozyon, termal şok) dayanabilen malzemelerdir. Fırınların, ocakların, yakma fırınlarının, reaktörlerin ve diğer yüksek sıcaklık işleme ekipmanlarının iç kaplamalarıdır.

Beyaz erimiş alüminyum oksit neden mükemmel bir refrakter malzemedir?

Beyaz erimiş alümina sadece bir refrakter malzeme değildir; kritik uygulamalar için genellikle yüksek performanslı veya üstün bir seçenek olarak kabul edilir  . Bunun nedenleri, kimyası ve üretim sürecinin doğrudan bir sonucudur.

1. Son Derece Yüksek Saflık ve Kimyasal İnertlik

• Yüksek Al₂O₃ İçeriği: WFA tipik olarak >%99 Alümina (Al₂O₃)  içerir  . Bu, refrakterler için en önemli özelliğidir.

• Nötr Yakın Davranış:  Alümina kimyasal olarak kararlıdır ve amfoterik bir oksit gibi davranır, ancak yüksek saflıkta olduğunda, (belirli sınırlar dahilinde) hem asidik hem de bazik cürufların saldırısına karşı oldukça dirençlidir, bu da onu çok yönlü kılar.

• Düşük Safsızlıklar:  SiO₂, Fe₂O₃ ve Na₂O gibi safsızlıklar çok düşük miktarlarda (genellikle <%0,5) bulunur. Bu safsızlıklar düşük erime noktalı fazlar (örneğin, camsı fazlar) oluşturur. WFA’da bunların bulunmaması şu anlama gelir:

  • Daha Yüksek Isı Dayanımı:  Refrakter malzeme, daha yüksek sıcaklıklarda yapısal bütünlüğünü korur.

  • Daha İyi Sürünme Direnci:  Yüksek sıcaklıklarda yük altında yavaş deformasyona karşı daha dirençlidir.

  • Azalmış Korozyon:  Cürufların, erimiş metallerin ve gazların saldırabileceği daha az reaktif nokta.

2. Çok Yüksek Erime Noktası

• Saf alüminyum oksitin erime noktası  2050°C’dir (3722°F) . Neredeyse saf olan WFA’nın erime noktası buna çok yakındır. Bu da,  refrakterliğinin bir ölçüsü olan pirometrik koni eşdeğerini (PCE) çok yüksek kılar ve en aşırı sıcaklık ortamlarında kullanılabilmesini sağlar.

3. Yüksek Sıcaklıklarda Mükemmel Mekanik Özellikler

• Yüksek Sıcaklık Kırılma Modülü (MOR):  WFA bazlı refrakterler, kızgın haldeyken bile mukavemetlerini korurlar. Bu, fırın içindeki mekanik aşınmaya, yük taşımaya ve aşındırıcı koşullara dayanmak için çok önemlidir.

• Üstün Aşınma Direnci:  Kaplamalarda olduğu gibi, 9’luk Mohs sertliği, fırın arabası üstleri, brülör blokları ve şarj malzemesinin sürekli hareket ettiği alanlar gibi mekanik aşınmaya maruz kalan alanlar için idealdir.

4. İyi Hacim Stabilitesi (Tekrar Pişirme Büzülmesi)

• WFA zaten kaynaşmış bir ürün olduğundan   , en dramatik faz değişimini ve büzülmesini kendi üretim sürecinde geçirmiştir. Şekillendirilmiş refrakterlerde (tuğlalar) veya monolitiklerde (dökülebilir malzemeler) agrega olarak kullanıldığında, ilk ısıtma sırasında mükemmel boyutsal stabiliteye katkıda bulunur ve yeni bir astarın kurutulması sırasında çatlama riskini en aza indirir.

Refrakterlerde WFA’nın Yaygın Formları ve Uygulamaları

WFA nadiren tek başına kullanılır. Refrakter bir matrisin temel bileşeni veya “agrega”sıdır.

1.  Şekillendirilmiş Refrakterler (Tuğlalar ve Şekiller)

• WFA, belirli partikül boyutlarına (iri, orta, ince) göre sınıflandırılır ve tuğla haline getirilmek üzere diğer yüksek saflıktaki malzemeler veya seramik bağlayıcılarla birleştirilir.

• Uygulama alanları:  Yüksek sıcaklık fırınları (örneğin, tünel fırınları, mekik fırınları), çelik potaları, çimento fırını geçiş bölgeleri ve kimyasal işleme reaktörlerindeki kritik alanlar için astar malzemesi.

2.  Monolitik Refrakterler (Şekillendirilmemiş)

Bu, en büyük ve en hızlı büyüyen uygulama alanıdır.

• Dökülebilir malzemeler:  WFA agregaları, kalsiyum alüminat çimento ve ince tozlarla karıştırılır. Su eklendiğinde, dökülerek, pompalanarak veya titreştirilerek yerine yerleştirilebilir ve kusursuz bir kaplama oluşturulabilir.

• Püskürtme Karışımları:  Dökülebilir malzemelere benzerler ancak hızlı onarım veya montaj için bir yüzeye püskürtülmek (tabancayla uygulanmak) üzere tasarlanmıştır.

• Sıkıştırma Karışımları:  Belirli uygulamalar için yerine sıkıştırılan daha kuru bir karışım.

• Uygulama Alanları:  Karmaşık fırın astarları, pota astarları, brülör blokları, siklonlar ve ek yeri olmayan, özel şekilli bir astarın gerekli olduğu her alan.

3.  Özel Ürünler

• Hassas Döküm Kalıpları:  WFA ununun (ince toz) yüksek refrakterliği ve saflığı, onu süper alaşımlı türbin kanatları ve diğer hassas metal parçaların dökümü için seramik kalıplar oluşturmada mükemmel bir sıva ve destek malzemesi haline getirir.

• Fırın Ekipmanları:  WFA’dan yapılan direkler, destekler ve levhalar, mukavemetleri ve sarkmaya (sünmeye) karşı dirençleri nedeniyle çok yüksek sıcaklıklarda pişirme sırasında seramik eşyaları desteklemek için kullanılabilir.

Refrakterlerde Kahverengi Erimiş Alümina (BFA) ile Karşılaştırma