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 >Anche i gradi 1850, come niobio, cromo, zirconio, tungsteno, tantalio, ecc., sono considerati materiali refrattari.
I materiali refrattari sono utilizzati in forni, forni, inceneritori e reattori. I refrattari vengono utilizzati anche nella produzione di crogioli e stampi per la fusione di vetro e metallo e nel rivestimento di sistemi di fusibili per strutture di lancio di razzi. Oggi l’industria siderurgica e quella della fusione dei metalli utilizzano circa il 60% di tutti i materiali refrattari.
Caratteristiche dei materiali refrattari
I materiali refrattari devono essere chimicamente e fisicamente stabili alle alte temperature. A seconda dell'ambiente operativo, devono essere resistenti agli shock termici, chimicamente inerti e/o avere intervalli specifici di conduttività termica e coefficiente di dilatazione termica.
Gli ossidi di alluminio (ossido di alluminio), silicio (silice) e magnesio (ossido di magnesio) sono i materiali più importanti utilizzati nella produzione di materiali refrattari. Un altro ossido comunemente presente nei materiali refrattari è l'ossido di calcio (calce). L'argilla refrattaria è anche ampiamente utilizzata nella produzione di materiali refrattari.
I materiali refrattari devono essere selezionati in base alle condizioni che dovranno affrontare. Alcune applicazioni richiedono materiali refrattari speciali. La zirconio viene utilizzata quando il materiale deve resistere a temperature estremamente elevate. Il carburo di silicio e il carbonio (grafite) sono altri due materiali refrattari utilizzati in condizioni di temperatura molto rigide, ma non possono entrare in contatto con l'ossigeno perché si ossideranno e bruceranno.
I composti binari come il carburo di tungsteno o il nitruro di boro possono essere molto refrattari. La carbonite è il composto binario più refrattario conosciuto, con un punto di fusione di 3890 gradi. Il composto ternario tantalio-afnio carburo ha uno dei punti di fusione più alti di tutti i composti conosciuti (4215 gradi).
I materiali refrattari possono essere utilizzati per le seguenti funzioni:
Agisce come barriera termica tra il mezzo termico e la parete del contenitore
Resistere alla pressione fisica ed evitare che il mezzo termico eroda la parete del contenitore
Anti corrosivo
Fornire isolamento termico
I refrattari hanno una varietà di applicazioni utili. Nell'industria metallurgica, i materiali refrattari vengono utilizzati per rivestire forni, forni, reattori e altri recipienti che contengono e trasportano materiali caldi come metalli e scorie. I refrattari hanno altre applicazioni ad alta temperatura come riscaldatori a combustione, riformatori di idrogeno, riformatori primari e secondari di ammoniaca, forni di cracking, caldaie di servizio, unità di cracking catalitico, riscaldatori d'aria e forni di zolfo.
