בַּקָשָׁה
קרמיקה מסיליקון קרבידממלאים תפקידים קריטיים בפעילות כבשנים תעשייתיים במגוון מגזרים. יישום עיקרי הוא פיות מבער סיליקון קרביד, הנמצאות בשימוש נרחב במערכות בעירה בטמפרטורה גבוהה לעיבוד מתכות, ייצור זכוכית ושריפה קרמית בשל יציבותן המבנית בסביבות תרמיות קיצוניות. שימוש מרכזי נוסף הוא גלילי סיליקון קרביד, המשמשים כרכיבי תמיכה והובלה בכבשנים רציפים, במיוחד בסינטור של קרמיקה מתקדמת, רכיבים אלקטרוניים וזכוכית מדויקת. בנוסף, קרמיקת SiC משמשת כרכיבים מבניים כגון קורות, מסילות ומקבעים בכבשנים, שם הם עומדים בפני חשיפה ממושכת לאטמוספרות אגרסיביות וללחץ מכני. שילובם ביחידות מחליף חום עבור מערכות שחזור חום פסולת מדגיש עוד יותר את הרבגוניות שלהם בניהול תרמי הקשור לכבשנים. יישומים אלה מדגישים את יכולת ההסתגלות של סיליקון קרביד לדרישות תפעוליות מגוונות בטכנולוגיות חימום תעשייתיות.
יישומים עיקריים של כבשנים תעשייתיים כוללים:
יתרונות טכניים
1. יציבות תרמית יוצאת דופן
- נקודת התכה: 2,730°C (מקיימת סביבות בטמפרטורה גבוהה במיוחד)
- עמידות בפני חמצון עד 1,600 מעלות צלזיוס באוויר (מונעת פירוק באטמוספרות חמצוניות)
2. מוליכות תרמית מעולה
מוליכות תרמית של 150 וואט/(m·K) בטמפרטורת החדר (מאפשרת העברת חום מהירה ופיזור טמפרטורה אחיד)
- מפחית את צריכת האנרגיה ב-20-30% בהשוואה לחומרים חסיני אש מסורתיים.
3. עמידות בפני הלם תרמי ללא תחרות
- עומד בתנודות טמפרטורה מהירות העולות על 500 מעלות צלזיוס/שנייה (אידיאלי לתהליכי חימום/קירור מחזוריים).
- שומר על שלמות מבנית תחת מחזורי חום (מונע סדקים ועיוות).
4. חוזק מכני גבוה בטמפרטורות גבוהות
- שומר על 90% מחוזקו בטמפרטורת החדר ב-1,400 מעלות צלזיוס (קריטי עבור רכיבי כבשן נושאי עומס).
- קשיות מוס של 9.5 (עמידה בפני שחיקה מחומרים שוחקים בסביבות כבשן).
| נֶכֶס | סיליקון קרביד (SiC) | אלומינה (Al₂O₃) | מתכות עקשנות (למשל, סגסוגות מבוססות ניקל) | חומרים חסיני אש מסורתיים (למשל, לבנים אש) |
| טמפרטורה מקסימלית | עד 1600 מעלות צלזיוס+ | 1500 מעלות צלזיוס | 1200°C (מתרכך מעל) | 1400–1600 מעלות צלזיוס (משתנה) |
| מוליכות תרמית | גבוה (120–200 וואט/מ״ק) | נמוך (~30 וואט/מטר קלווין) | בינוני (~15–50 וואט/מטר קלווין) | נמוך מאוד (<2 W/m·K) |
| עמידות בפני הלם תרמי | מְעוּלֶה | גרוע עד בינוני | בינוני (גמישות עוזרת) | גרוע (סדקים תחת ΔT מהיר) |
| חוזק מכני | שומר על חוזק בטמפרטורות גבוהות | מתכלה מעל 1200 מעלות צלזיוס | נחלש בטמפרטורות גבוהות | נמוך (שביר, נקבובי) |
| עמידות בפני קורוזיה | עמיד בפני חומצות, בסיסים, מתכות מותכות/סיגים | בינוני (מותקף על ידי חומצות/בסיסים חזקים) | נוטה לחמצון/סולפידציה בטמפרטורות גבוהות | מתפרק באטמוספרות קורוזיביות |
| תוחלת חיים | ארוך (עמיד בפני שחיקה/חמצון) | בינוני (סדקים תחת מחזורי חום) | קצר (מתחמצן/זוחל) | קצר (התקלפות, שחיקה) |
| יעילות אנרגטית | גבוה (העברת חום מהירה) | נמוך (מוליכות תרמית ירודה) | בינוני (מוליך אך מתחמצן) | נמוך מאוד (בידוד) |
מקרה בתעשייה
מפעל מוביל לעיבוד מתכות השיג שיפורים תפעוליים משמעותיים לאחר שילוב קרמיקה מסיליקון קרביד (SiC) במערכות הכבשן שלו בטמפרטורה גבוהה. על ידי החלפת רכיבי אלומינה קונבנציונליים ב...חרירי מבער סיליקון קרביד, דיווח החברה:
✅ עלויות תחזוקה שנתיות נמוכות ב-40% הודות לירידה בפגיעה ברכיבים בסביבות של 1500 מעלות צלזיוס ומעלה.
✅ עלייה של 20% בזמן הפעולה התקינה של הייצור, הודות לעמידות ה-SiC בפני הלם תרמי וקורוזיה מסיגים מותכים.
✅ התאמה לתקני ניהול אנרגיה ISO 50001, תוך מינוף המוליכות התרמית הגבוהה של SiC כדי לייעל את יעילות הדלק ב-15-20%.
זמן פרסום: 21 במרץ 2025