Ứng dụng
Gốm sứ silicon carbideđóng vai trò quan trọng trong hoạt động lò nung công nghiệp ở nhiều lĩnh vực. Một ứng dụng chính là vòi đốt silicon carbide, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống đốt nhiệt độ cao để chế biến luyện kim, sản xuất thủy tinh và nung gốm do tính ổn định về mặt cấu trúc của chúng trong môi trường nhiệt độ khắc nghiệt. Một ứng dụng quan trọng khác là con lăn silicon carbide, hoạt động như các thành phần hỗ trợ và vận chuyển trong lò nung liên tục, đặc biệt là trong quá trình thiêu kết gốm tiên tiến, linh kiện điện tử và thủy tinh chính xác. Ngoài ra, gốm SiC được sử dụng làm các thành phần cấu trúc như dầm, thanh ray và bộ định vị trong lò nung, nơi chúng chịu được sự tiếp xúc kéo dài với bầu không khí khắc nghiệt và ứng suất cơ học. Việc tích hợp chúng vào các bộ trao đổi nhiệt cho các hệ thống thu hồi nhiệt thải càng làm nổi bật tính linh hoạt của chúng trong quản lý nhiệt liên quan đến lò nung. Các ứng dụng này nhấn mạnh khả năng thích ứng của silicon carbide với các nhu cầu vận hành đa dạng trong các công nghệ sưởi ấm công nghiệp.
Các ứng dụng chính của lò công nghiệp bao gồm:
1.Vòi phun đầu đốt silicon carbide
4.Ống tỏa nhiệt silicon carbide
Ưu điểm kỹ thuật
1. Độ ổn định nhiệt đặc biệt
- Điểm nóng chảy: 2.730°C (chịu được môi trường nhiệt độ cực cao)
- Khả năng chống oxy hóa lên đến 1.600°C trong không khí (ngăn ngừa sự phân hủy trong môi trường oxy hóa)
2. Độ dẫn nhiệt cao
- Độ dẫn nhiệt 150 W/(m·K) ở nhiệt độ phòng (cho phép truyền nhiệt nhanh và phân phối nhiệt độ đồng đều)
- Giảm mức tiêu thụ năng lượng từ 20–30% so với vật liệu chịu lửa truyền thống.
3. Khả năng chống sốc nhiệt vô song
- Chịu được sự thay đổi nhiệt độ nhanh vượt quá 500°C/giây (lý tưởng cho các quá trình làm nóng/làm mát theo chu kỳ).
- Duy trì tính toàn vẹn của cấu trúc trong quá trình thay đổi nhiệt độ (ngăn ngừa nứt và biến dạng).
4. Độ bền cơ học cao ở nhiệt độ cao
- Giữ nguyên 90% độ bền ở nhiệt độ phòng ở 1.400°C (rất quan trọng đối với các bộ phận lò chịu lực).
- Độ cứng Mohs 9,5 (chống mài mòn từ vật liệu mài mòn trong môi trường lò nung).
| Tài sản | Cacbua Silic (SiC) | Nhôm oxit (Al₂O₃) | Kim loại chịu lửa (ví dụ, hợp kim gốc Ni) | Vật liệu chịu lửa truyền thống (ví dụ: gạch chịu lửa) |
| Nhiệt độ tối đa | Lên đến 1600°C+ | 1500°C | 1200°C (làm mềm ở trên) | 1400–1600°C (thay đổi) |
| Độ dẫn nhiệt | Cao (120–200 W/m·K) | Thấp (~30 W/m·K) | Trung bình (~15–50 W/m·K) | Rất thấp (<2 W/m·K) |
| Khả năng chống sốc nhiệt | Xuất sắc | Kém đến Trung bình | Trung bình (tính dẻo dai giúp ích) | Kém (vết nứt dưới ΔT nhanh) |
| Sức mạnh cơ học | Giữ nguyên độ bền ở nhiệt độ cao | Phân hủy ở nhiệt độ trên 1200°C | Yếu đi ở nhiệt độ cao | Thấp (giòn, xốp) |
| Chống ăn mòn | Chống lại axit, kiềm, kim loại nóng chảy/xỉ | Trung bình (bị tấn công bởi axit/bazơ mạnh) | Dễ bị oxy hóa/sunfua hóa ở nhiệt độ cao | Phân hủy trong môi trường ăn mòn |
| Tuổi thọ | Dài (chống mài mòn/oxy hóa) | Trung bình (nứt khi chịu tác động của chu kỳ nhiệt) | Ngắn (oxy hóa/trượt) | Ngắn (bong tróc, xói mòn) |
| Hiệu quả năng lượng | Cao (truyền nhiệt nhanh) | Thấp (độ dẫn nhiệt kém) | Trung bình (dẫn điện nhưng bị oxy hóa) | Rất thấp (cách điện) |
Trường hợp ngành công nghiệp
Một doanh nghiệp chế biến luyện kim hàng đầu đã đạt được những cải tiến đáng kể về hoạt động sau khi tích hợp gốm silicon carbide (SiC) vào hệ thống lò nung nhiệt độ cao của mình. Bằng cách thay thế các thành phần alumina thông thường bằngvòi phun đầu đốt silicon carbide, doanh nghiệp báo cáo:
✅ Giảm 40% chi phí bảo trì hàng năm do giảm sự suy giảm của linh kiện trong môi trường có nhiệt độ trên 1500°C.
✅ Tăng thời gian hoạt động sản xuất thêm 20% nhờ khả năng chống sốc nhiệt và chống ăn mòn từ xỉ nóng chảy của SiC.
✅ Phù hợp với tiêu chuẩn quản lý năng lượng ISO 50001, tận dụng độ dẫn nhiệt cao của SiC để tối ưu hóa hiệu suất nhiên liệu từ 15–20%.
Thời gian đăng: 21-03-2025