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 grader, som niob, krom, zirkonium, wolfram, tantal, etc., regnes også som ildfaste materialer.
Ildfaste materialer brukes i ovner, ovner, forbrenningsovner og reaktorer. Ildfaste materialer brukes også til fremstilling av digler og støpeformer for støping av glass og metall, og i kledning av sikringssystemer for rakettoppskytningsstrukturer. I dag bruker stålindustrien og metallstøpeindustrien omtrent 60 % av alle ildfaste materialer.
Egenskaper til ildfaste materialer
Ildfaste materialer må være kjemisk og fysisk stabile ved høye temperaturer. Avhengig av driftsmiljøet må de være motstandsdyktige mot termisk sjokk, kjemisk inerte og/eller ha spesifikke områder for termisk ledningsevne og termisk ekspansjonskoeffisient.
Oksider av aluminium (aluminiumoksyd), silisium (silika) og magnesium (magnesiumoksyd) er de viktigste materialene som brukes til fremstilling av ildfaste materialer. Et annet oksid som vanligvis finnes i ildfaste materialer er kalsium (kalk) oksid. Ildfast leire er også mye brukt til fremstilling av ildfaste materialer.
Ildfaste materialer må velges basert på forholdene de vil møte. Noen applikasjoner krever spesielle ildfaste materialer. Zirconia brukes når materialet skal tåle ekstremt høye temperaturer. Silisiumkarbid og karbon (grafitt) er to andre ildfaste materialer som brukes under noen svært tøffe temperaturforhold, men de kan ikke komme i kontakt med oksygen fordi de vil oksidere og brenne.
Binære forbindelser som wolframkarbid eller bornitrid kan være svært ildfaste. Karbonitt er den mest ildfaste binære forbindelsen som er kjent, med et smeltepunkt på 3890 grader. Den ternære forbindelsen tantal-hafniumkarbid har et av de høyeste smeltepunktene av alle kjente forbindelser (4215 grader).
Ildfaste materialer kan brukes til følgende funksjoner:
Fungerer som en termisk barriere mellom det termiske mediet og beholderveggen
Tål fysisk trykk og hindre at termisk medium eroderer beholderveggen
Anti-korrosjon
Gi termisk isolasjon
Ildfaste materialer har en rekke nyttige bruksområder. I metallurgisk industri brukes ildfaste materialer til å fore ovner, ovner, reaktorer og andre fartøyer som inneholder og transporterer varme medier som metaller og slagg. Ildfaste materialer har andre høytemperaturapplikasjoner som forbrenningsvarmere, hydrogenreformere, primære og sekundære ammoniakkreformere, crackingsovner, verktøykjeler, katalytiske crackingenheter, luftvarmere og svovelovner.
