في عالم الإنتاج الصناعي الواسع، لا يمكن للعديد من القطاعات الرئيسية الاستغناء عن دعم المواد عالية الأداء. اليوم، سنقدم مادةً تلعب دورًا هامًا في الصناعات التقليدية، مثل الأفران وأنظمة إزالة الكبريت.سيراميك كربيد السيليكون المتكلس بالتفاعل.
ما هو سيراميك كربيد السيليكون؟
سيراميك كربيد السيليكون مادة سيراميكية متطورة تتكون من السيليكون والكربون. وهو ليس سيراميكًا عاديًا، بل "مادة ميتا" ذات خصائص ممتازة عديدة. يتميز بمقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة جيدة للتآكل، ومعامل تمدد حراري منخفض، وصلابة عالية، ومقاومة للتآكل الكيميائي، مما يجعله متميزًا عن العديد من المواد الأخرى.
سيراميك كربيد السيليكون المُلبَّد تفاعليًا هو نوع خاص من سيراميك كربيد السيليكون، وتتميز عملية تحضيره بتميزها. أولًا، تُضغط جزيئات دقيقة من ألفا سيك (α SiC) ومواد مضافة في جسم أخضر، ثم تُلامس مع السيليكون السائل عند درجة حرارة عالية. عند هذه النقطة، يتفاعل الكربون الموجود في المادة الخام تفاعلًا كيميائيًا رائعًا مع السيليكون المُسَرَّب، مُولِّدًا β-SiC ومرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بـ α-SiC. في الوقت نفسه، يملأ السيليكون الحر المسام، مُنتجًا في النهاية مادة سيراميكية عالية الكثافة.
حجر الزاوية في الفرن
يُعدّ التلبيد التفاعلي لسيراميك كربيد السيليكون دورًا أساسيًا وهامًا في مختلف أفران درجات الحرارة العالية. على سبيل المثال، في أفران إنتاج السيراميك، مثل أفران الأسطوانات، وأفران الأنفاق، وأفران المكوك، وغيرها، يُستخدم في تصنيع مكونات رئيسية مثل أكمام الفوهات، وبكرات العارضة المستعرضة، وأنابيب الهواء البارد.
يُتحكم غلاف فوهة اللهب بفعالية في توازن درجة الحرارة داخل الفرن. يتميز بمقاومة عالية لدرجات الحرارة العالية، ومقاومة للأكسدة، ومقاومة للتآكل، ومقاومة للتبريد والتسخين السريعين. كما أنه لا ينكسر أو يتشوه بعد الاستخدام طويل الأمد في درجات الحرارة العالية، مما يضمن بيئة درجة حرارة مستقرة داخل الفرن. وهو ضروري لحرق منتجات السيراميك عالية الجودة.
تتحمل بكرات العارضة المستعرضة وقنوات الهواء البارد، على التوالي، مسؤولياتٍ مهمةً في الدعم والتهوية. تتميز بكرات العارضة المستعرضة بثبات حراري جيد، ومقاومة للأكسدة، ومقاومة للزحف في درجات الحرارة العالية. فهي مقاومة للتشوه والانحناء بعد الاستخدام طويل الأمد في درجات الحرارة العالية، مما يضمن استقرار الهيكل الداخلي للفرن ونقل المواد بسلاسة. أما قنوات الهواء البارد، فهي مسؤولة عن تنظيم تدفق الغاز وتوزيع درجة الحرارة داخل الفرن، مما يضمن التشغيل الطبيعي للفرن.
من منظور القطع المُخصصة، يتميز كربيد السيليكون المُلبَّد تفاعليًا بمزايا واضحة في إنتاج مكونات الأفران. بفضل حجمه شبه الثابت قبل التلبيد وبعده، يُمكن معالجته بأي شكل وحجم بعد التشكيل. يستطيع مُصنِّعو الأفران تخصيص أشكال ومواصفات مُختلفة للمكونات وفقًا لتصاميم الأفران المُختلفة واحتياجات الإنتاج، مُلبِّين بذلك متطلبات إنتاج المنتجات كبيرة الحجم وذات الأشكال المُعقدة، وهو أمر يصعب على المواد الأخرى تحقيقه.
خط دفاع قوي لنظام إزالة الكبريت
في مجال حماية البيئة، مثل إزالة الكبريت من محطات الطاقة، تلعب سيراميكات كربيد السيليكون المُلبَّدة تفاعليًا دورًا محوريًا، ويتجلى ذلك بشكل رئيسي في المكون الرئيسي لفوهات إزالة الكبريت. يحتوي غاز المداخن المنبعث من محطات الطاقة على كمية كبيرة من الملوثات، مثل ثاني أكسيد الكبريت، وتُعد فوهات إزالة الكبريت أدوات مهمة لإزالة هذه الملوثات.
تتميز فوهة إزالة الكبريت من كربيد السيليكون المُلبَّد بالتفاعل بخصائص ممتازة، مثل المتانة العالية، والصلابة العالية، ومقاومة التآكل، ومقاومة التآكل، ومقاومة درجات الحرارة العالية. كما تتميز بعمر خدمة طويل في الظروف القاسية، لا يُضاهى بالمواد العادية. من بين أنواع فوهات إزالة الكبريت الشائعة الاستخدام الفوهات الحلزونية والفوهات الدوامية، التي تختلف في تصميمها ومبادئ عملها، ولكنها قادرة على تفتيت مُزيل الكبريت بكفاءة، وتلامسه بالكامل مع غازات الاحتراق، مما يُحقق إزالة كبريت ممتازة.
بفضل تصميمها الهيكلي الفريد، تُمكّن الفوهة الحلزونية السائل الموجود في الطبقة الخارجية من الاصطدام بالسطح الحلزوني بزاوية معينة على الفوهة، مما يُغيّر اتجاه الرش ويخرج من الفوهة، مُشكّلاً حقل ضباب مخروطي متين، مما يُتيح زوايا رش مُتنوعة، مع الحفاظ على كفاءة امتصاص عالية تحت أدنى ضغط. تسمح فوهة الدوامة للطين بالدخول إلى حجرة الدوامة من الاتجاه المماس، ثم إخراجه من الفتحة بزاوية قائمة على اتجاه المدخل. يتميز الرش بصغر حجمه وتجانسه، وقناة الدوامة كبيرة، مما يُصعّب انسدادها.
بالنسبة للأجزاء المخصصة لأنظمة إزالة الكبريت، يمكن لكربيد السيليكون المتفاعل تخصيص شكل الفوهة والحجم وخصائص الرش الأكثر ملاءمة وفقًا لعمليات إزالة الكبريت المختلفة ومعدلات تدفق غازات المداخن والتركيزات والمعلمات الأخرى، مما يضمن التشغيل الفعال والمستقر لنظام إزالة الكبريت وتلبية المتطلبات البيئية الصارمة بشكل متزايد.
تلعب سيراميكات كربيد السيليكون المُلبَّدة تفاعليًا دورًا لا غنى عنه في المجالات الصناعية التقليدية، مثل الأفران وأنظمة إزالة الكبريت، نظرًا لخصائصها الفريدة ومزاياها القابلة للتخصيص. فهي توفر ضمانًا قويًا لكفاءة واستقرار وكفاءة الإنتاج الصناعي، وتُعطي دفعة قوية للتحديث التكنولوجي وتطوير الصناعات التقليدية.
وقت النشر: ٧ يونيو ٢٠٢٥