คู่มือการเลือกวัสดุทนไฟสำหรับเตาอุตสาหกรรม

ในภาคอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูง เช่น การถลุงเหล็ก การหลอมโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก การเผาเซรามิก และการผลิตแก้ว เตาเผาอุตสาหกรรมมีบทบาทสำคัญ การหุ้มเตาหลอมซึ่งทำหน้าที่เป็นอุปสรรคหลักต่อความร้อนสูงและวัสดุที่เกิดปฏิกิริยา ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการผลิต คุณภาพของผลิตภัณฑ์ และความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน

ความทนทานต่ออุณหภูมิเป็นปัจจัยหลักในการเลือกซับใน วัสดุที่แตกต่างกันมีคุณสมบัติในการทนไฟที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นอุณหภูมิสูงสุดที่สามารถทนได้โดยไม่อ่อนตัวหรือละลาย วัสดุที่เลือกจะต้องเกินอุณหภูมิการทำงานของเตาเผาสูงสุดโดยมีค่าความปลอดภัยที่เหมาะสม

• อุณหภูมิสูงสุด:ระบุอุณหภูมิสูงสุดที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานปกติ
• อัตราความปลอดภัย:เลือกวัสดุที่มีการหักเหของแสงสูงกว่าอุณหภูมิสูงสุด 50-100°C
• ความมั่นคงในระยะยาว:พิจารณาประสิทธิภาพการทำงานที่ลดลงภายใต้การสัมผัสความร้อนอย่างต่อเนื่อง

บรรยากาศของเตาเผา รวมถึงองค์ประกอบของก๊าซ ลักษณะของตะกรัน และเคมีของวัสดุ ส่งผลอย่างมากต่อความทนทานของซับใน วัสดุที่แตกต่างกันมีความต้านทานต่อสารเคมีที่แตกต่างกัน

• ความเป็นกรด/ด่าง:ตะกรันที่เป็นกรดจำเป็นต้องมีการบุซิลิกาหรืออลูมินา ตะกรันพื้นฐานต้องใช้วัสดุที่มีแมกนีเซียมเป็นหลัก
• ลดการเกิดออกซิเดชัน:พิจารณาเงื่อนไขรีดอกซ์เมื่อเลือกวัสดุ
• องค์ประกอบของก๊าซ:คำนึงถึงก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น ไอน้ำหรือซัลเฟอร์ไดออกไซด์

การไหลของวัสดุ การกระแทก และการเสียดสีอาจทำให้เกิดการสึกหรอทางกลได้ เลือกวัสดุบุผิวที่มีความแข็งและความสมบูรณ์ของโครงสร้างที่เหมาะสม

• ขนาดอนุภาค:อนุภาคขนาดใหญ่จะเพิ่มอัตราการสึกหรอ
• ความเร็วการไหล:วัสดุที่เคลื่อนที่เร็วกว่าจะเร่งการกัดเซาะ
• ความถี่กระแทก:การกระแทกเป็นประจำต้องใช้วัสดุที่แข็งกว่า

ข้อจำกัดด้านงบประมาณส่งผลต่อการเลือกใช้วัสดุ สร้างสมดุลระหว่างข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพกับต้นทุนตลอดอายุการใช้งาน

• ต้นทุนวัสดุ:ราคาแตกต่างกันอย่างมากตามประเภทและเกรด
• ค่าติดตั้ง:วัสดุบางชนิดจำเป็นต้องมีการติดตั้งแบบพิเศษ
• ความถี่ในการบำรุงรักษา:พิจารณาข้อกำหนดในการบำรุงรักษาระยะยาว

ชั้นบุซิลิกาประกอบด้วย SiO₂ เป็นหลัก ให้ความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ดีเยี่ยมในราคาที่ค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตาม ความทนทานต่ออุณหภูมิที่จำกัด (≤1700°C) และปฏิกิริยากับออกไซด์ของเหล็ก ทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับการผลิตเหล็กกล้า

ด้วยปริมาณ MgO ที่เกิน 86% วัสดุบุผิวแมกนีเซียจึงทนทานต่ออุณหภูมิที่สูงมาก (≤2800°C) และต้านทานการกัดกร่อนของตะกรันพื้นฐาน การขยายตัวทางความร้อนที่สูงทำให้ไม่เหมาะสมกับเตาเหนี่ยวนำที่มีผนังบาง

อิฐเซรามิกเป็นโซลูชันที่ทนทานและปรับแต่งได้สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย มีให้เลือกทั้งแบบดินเหนียว อลูมินาสูง ซิลิกอนคาร์ไบด์ และแมกนีเซีย มีฉนวนกันความร้อนที่ดีเยี่ยม แต่ต้องมีการติดตั้งอย่างระมัดระวังเพื่อป้องกันการแตกร้าว

วัสดุบุผิวที่ใช้ Al₂O₃ (≤1900°C) ดีเยี่ยมในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด เช่น เตาแก้วและเซรามิก แม้ว่าจะมีความต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความแข็งแรงทางกลที่เหนือกว่า แต่ก็ทำงานได้ไม่ดีต่อตะกรันพื้นฐานและยังมีต้นทุนที่สูงกว่า

• ซิลิกา:≤1700°C เหมาะสำหรับการหลอมเหล็กหล่อ
• แมกนีเซีย:≤2800°C เหมาะสำหรับการผลิตเหล็ก
• อิฐทนไฟ:การใช้งานทางอุตสาหกรรมที่มีความเครียดสูงและอุณหภูมิสูง
• อลูมินา:≤1900°C เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด

การติดตั้งที่เหมาะสมและการบำรุงรักษาตามปกติจะช่วยยืดอายุการใช้งานของซับได้อย่างมาก:

• ดำเนินการเตรียมพื้นผิวอย่างละเอียดก่อนการติดตั้ง
• ใช้สารประสานที่เข้ากันได้และควบคุมระยะห่างของข้อต่อ
• ดำเนินการตรวจสอบตามกำหนดเวลาและซ่อมแซมโดยทันที
• ติดตามการสะสมตะกรันและกำจัดคราบสกปรกอย่างสม่ำเสมอ

การเลือกวัสดุบุผิวเตาที่เหมาะสมที่สุดจำเป็นต้องมีการประเมินที่ครอบคลุมเกี่ยวกับสภาวะการทำงาน ข้อกำหนดด้านความร้อน การสัมผัสสารเคมี และปัจจัยทางเศรษฐกิจ การเลือกวัสดุที่เหมาะสมจะช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของเตาเผา ลดต้นทุนการบำรุงรักษา และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต ซึ่งท้ายที่สุดจะช่วยเพิ่มความสามารถในการแข่งขันทางอุตสาหกรรม