כמה אתה יודע על חומרים עקשנים?

מאפיינים עיקריים של חומרים עקשן

נקודת התכה גבוהה: לחומרים עקשנים יש לרוב נקודות התכה גבוהות במיוחד, מה שמאפשר להם להישאר יציבים בסביבות בטמפרטורה גבוהה. לדוגמה, נקודת ההיתוך של לבנים עקשן רגילות היא בסביבות 1700 מעלות, בעוד שנקודת ההיתוך של כמה חומרים עקשנים מיוחדים יכולה להיות גבוהה עד מעל 2000 מעלות.

יציבות תרמית גבוהה: חומרים עקשנים אינם נוטים להתפשטות תרמית, התכווצות או דפורמציה אחרת בטמפרטורות גבוהות, ויכולים לעמוד בסביבות טמפרטורות גבוהות לאורך זמן מבלי לפגוע במבנה שלהם.

חוזק גבוה: הוא עדיין שומר על חוזק מכני גבוה בתנאי טמפרטורה גבוהים ואינו ניזוק בקלות על ידי פגיעה ועומס מכניים.

עמידות בפני קורוזיה כימית: יש לו עמידות בפני קורוזיה טובה בפני סיגים חומציים, אלקליים ונייטרליים, גז ומתכת נוזלית, ואינו נפגע בקלות על ידי חומרים כימיים בסביבות טמפרטורות גבוהות.

מוליכות תרמית טובה ובידוד תרמי: בהתאם לצרכים השונים של היישום, חומרים עקשניים יכולים להיות בעלי מוליכות תרמית מעולה או בידוד תרמי כדי לעמוד בדרישות הניהול התרמי בתהליכים תעשייתיים שונים.

סיווג עיקרי של חומרים עקשנים

מסווג לפי הרכב כימי

חומר עקשן חומצי לבני סיליקה: המרכיב העיקרי הוא דו תחמוצת הסיליקון (SiO2), העמיד בפני סיגים חומציים וקורוזיה של גזים חומציים. לבני חרס: מכילים אלומינוסיליקט גבוה (Al2O3·2SiO2), מתאים לתנורים כלליים בטמפרטורה גבוהה.

חומר עקשן אלקליני לבני מגנזיה: המרכיב העיקרי הוא תחמוצת מגנזיום (MgO), אשר עמיד בפני סיגים אלקליים וקורוזיה בטמפרטורה גבוהה. לבני כרום מגנזיה: מכיל תחמוצת כרום (Cr2O3) ותחמוצת מגנזיום (MgO), ובעל עמידות מצוינת בטמפרטורות גבוהות ועמידות בפני קורוזיה.

חומר עקשן ניטרלי לבני אלומינה גבוהות: המרכיב העיקרי הוא אלומינה (Al2O3), אשר עמידה בפני טמפרטורה גבוהה והתקפה כימית. לבני סיליקון קרביד: מכיל סיליקון קרביד (SiC), בעל קשיות גבוהה ומוליכות תרמית מצוינת.

סיווג לפי טופס

חומרים עקשנים בצורת לבנים עקשן: כגון לבני אלומינה גבוהות, לבני סיליקה, לבני מגנזיה וכו', עשויים לצורות קבועות. בלוק עקשן: מוצרים חסינים גדולים או בעלי צורה מיוחדת.

חומרים עקשנים לא מעוצבים יציקות עקשן: נוצקים ונוצרים במהלך הבנייה, המכילים אגרגטים וקלסרים. חומר עקשן עקשן: חומר עקשן באבקה המשמש לטריפה ועיצוב.

ציפוי ריסוס עקשן: חומרים עקשן שנבנו בתהליך ריסוס. ציפוי עקשן: חומר ציפוי עקשן המיושם על פני השטח של הציוד.

מסווג לפי שימוש

חומרים עקשנים רגילים משמשים בכבשנים תעשייתיים כלליים, כגון לבני אלומינה גבוהות, לבני חרס וכו'. חומרים עקשן מיוחדים מוצרי סיליקון קרביד: כגון לבני סיליקון קרביד, המשמשים בכבשנים בטמפרטורה גבוהה, מחליפי חום וכו'. מוצרי זירקוניה: כגון כלבני זירקוניום, מתאימות לטמפרטורה גבוהה במיוחד ולסביבות קורוזיביות. מוצרי סיבי אלומינה: כגון לוחות סיבי אלומינה, המשמשים לבידוד בטמפרטורה גבוהה. חומרים עקשנים מבניים בטמפרטורה גבוהה משמשים לחלקי מבנה העומדים בעומסים בטמפרטורות גבוהות והשפעות מכניות, כגון בטנות תנורים חשמליים, ריהוט כבשנים בטמפרטורה גבוהה וכו'. משמש לשכבת הבידוד של תנורים תעשייתיים. סיבים עקשן: כגון סיבי אלומיניום סיליקט, המשמשים לבידוד בטמפרטורה גבוהה ושימור חום.

חומרים עקשן נפוצים

1. לבני אלומינה גבוהות מרכיב עיקרי: אלומינה (Al2O3) מאפיינים: נקודת התכה גבוהה: בדרך כלל מעל 1750 מעלות. חוזק לחיצה טוב ועמידות בפני זעזועים תרמיים. עמידות לחומצה ואלקלי חזקה ועמידות בפני קורוזיה סיגים. יישום: בשימוש נרחב בבטנה של ציוד תעשייתי בטמפרטורה גבוהה כגון תנורי פיצוץ, תנורי פיצוץ חמים, תנורים חשמליים, תנורים פתוחים, ממירים וכבשני זכוכית.

2. לבני סיליקה מרכיב עיקרי: דו תחמוצת הסיליקון (SiO2) מאפיינים: נקודת התכה גבוהה: כ-1700 מעלות. יציבות נפח מעולה ועמידות בפני זעזועים תרמיים בטמפרטורות גבוהות. יש לו עמידות בפני קורוזיה טובה נגד סיגים וגז חומציים. יישום: משמש בעיקר לציפוי של תנורי קוק, כבשני זכוכית, תנורי קרמיקה וציוד חומצי בטמפרטורה גבוהה.

3. לבני מגנזיה מרכיב עיקרי: תחמוצת מגנזיום (MgO) מאפיינים: נקודת התכה גבוהה: מעל 2800 מעלות. עמידות טובה בפני אלקלי ועמידות בפני קורוזיה סיגים. חוזק גבוה ויציבות זעזועים תרמית טובה. יישום: נפוץ בשימוש בבטנה של ציוד כגון תנורים חשמליים, ממירים, מצקות ותנורי זיקוק בתעשיית הפלדה.

4. לבני מגנזיה-אלומינה מרכיבים עיקריים: תחמוצת מגנזיום (MgO) ואלומינה (Al2O3) מאפיינים: נקודת התכה גבוהה: מעל 2000 מעלות. יש לו עמידות בפני זעזועים תרמיים מעולה ועמידות בפני קורוזיה של סיגים אלקליים. חוזק מכני טוב ועמידות בפני שחיקה. יישום: בשימוש נרחב בבטנה של תנורים לייצור פלדה, תנורי קשת חשמליים, כבשני מלט וציוד אחר.

5. לבני זירקוניום מרכיב עיקרי: דו תחמוצת זירקוניום (ZrO2) מאפיינים: נקודת התכה גבוהה: כ-2700 מעלות. עמידות בפני זעזועים תרמיים וחוזק מכני טוב. יציבות כימית מעולה בטמפרטורות גבוהות. יישום: משמש בעיקר בכבשני זכוכית, תנורים בטמפרטורה גבוהה ומוצרים חסיני אש מיוחדים.

6. לבני סיליקון קרביד מרכיב עיקרי: סיליקון קרביד (SiC) מאפיינים: נקודת התכה גבוהה: כ-2700 מעלות. מוליכות תרמית מעולה ועמידות בפני שחיקה. חוזק גבוה ותכונות נוגדות חמצון. יישום: נפוץ בשימוש בבטנה של ציוד כגון אלקטרוליזרי התכת אלומיניום, כבשנים בטמפרטורה גבוהה, משרפות פסולת ומחלפי חום בטמפרטורה גבוהה.

7. לבני כרום מגנזיה מרכיבים עיקריים: תחמוצת כרום (Cr2O3) ותחמוצת מגנזיום (MgO) מאפיינים: נקודת התכה גבוהה: מעל 2000 מעלות. עמידות מצוינת בפני שחיקת סיגים ועמידות בפני זעזועים תרמיים. חוזק מכני טוב בטמפרטורה גבוהה. יישום: משמש בעיקר לציפוי של תנורי פיצוץ, ממירים, תנורים חשמליים וציוד אחר בתעשיית הפלדה.

8. סיבי אלומיניום סיליקט מרכיבים עיקריים: אלומינה (Al2O3) וסיליקון דו חמצני (SiO2) מאפיינים: נקודת התכה גבוהה: כ-1800 מעלות. תכונות בידוד תרמי מעולות ויציבות תרמית. קל משקל, מוליכות תרמית נמוכה ועמידות בפני זעזועים תרמיים טובה. יישום: בשימוש נרחב כחומר בידוד לבטנות תנורים תעשייתיים, בידוד כבשנים, צינורות וציוד בטמפרטורה גבוהה.

9. יציקת אלומיניום גבוהה מרכיב עיקרי: אלומינה (Al2O3) מאפיינים: נקודת התכה גבוהה וחוזק לחיצה טוב. עמידות בפני זעזועים תרמיים ועמידות בפני שחיקה מעולה. זה קל לבנייה וניתן להשתמש בו לתיקון בטנות של צורות מורכבות. יישום: משמש לתיקון בטנה ובנייה של ציוד תעשייתי שונים בטמפרטורה גבוהה, כגון תנורי פיצוץ, תנורים חשמליים ודודים וכו'.

10. לבנים עקשן קלות משקל מרכיבים עיקריים: סוגים שונים של חומרים עקשנים (כגון אלומינה, סיליקון, מגנזיום) מאפיינים: צפיפות נמוכה ותכונות בידוד תרמי טובות. חוזק לחיצה גבוה ועמידות בפני זעזועים תרמיים. קל לעיבוד ולבנייה. יישום: בשימוש נרחב בשכבות בידוד תרמי, חומרי גיבוי וציוד בידוד לתנורים תעשייתיים.

בתעשיות של טמפרטורות גבוהות, הבחירה של חומרים עקשן היא קריטית מכיוון שאף חומר עקשן יחיד לא יכול להסתגל לכל תנאי העבודה. בדרך כלל, אדם רוצה חומר עקשן עם מוליכות תרמית נמוכה יותר, כך שהוא יכול לשלוט בצורה יעילה יותר בחום בתוך הכבשן. עם זאת, במקרים מסוימים, נדרשים גם חומרים עקשן עם מוליכות תרמית גבוהה. לדוגמה, בתכנון של תנורי מופל מגן בחלק מכבשני קרמיקה, על מנת למנוע כניסת גזי בעירה לקרמיקה, יש צורך להעביר כמה שיותר חום לקרמיקה. בשלב זה, חומרים קרמיים מוליכים כגון סיליקון קרביד משמשים לעתים קרובות הפוך תנור מופל. הבחירה של חומרים עקשן צריכה לשקול באופן מקיף גורמים שונים כדי להשיג את הכלכלה הטכנית וההשפעות התפעוליות הטובות ביותר.