Trong nhiều kịch bản sản xuất công nghiệp, môi trường nhiệt độ cao rất phổ biến nhưng lại vô cùng thách thức. Cho dù đó là ngọn lửa dữ dội trong quá trình luyện thép, lò nung nhiệt độ cao trong sản xuất thủy tinh, hay lò phản ứng nhiệt độ cao trong sản xuất hóa chất, các yêu cầu khắt khe đều đặt ra đối với khả năng chịu nhiệt độ cao của vật liệu. Có một loại vật liệu đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực nhiệt độ cao này và không thể bỏ qua, đó là...khối chịu nhiệt silicon carbide.
Về mặt thành phần hóa học, silicon carbide là một hợp chất được cấu tạo từ hai nguyên tố: silic (Si) và cacbon (C). Mặc dù có từ "silic" trong tên gọi, nhưng vẻ ngoài của nó rất khác so với các vật liệu silicon mà chúng ta thấy trong cuộc sống hàng ngày. Silicon carbide thường xuất hiện dưới dạng tinh thể màu đen hoặc xanh lục, có kết cấu cứng và độ cứng cao. Khi dùng để cào kính, nó sẽ dễ dàng để lại vết trên kính, giống như cắt bơ bằng một con dao nhỏ.
Lý do khiến các khối chịu nhiệt silicon carbide nổi bật trong môi trường nhiệt độ cao là nhờ một loạt các đặc tính tuyệt vời của chúng. Thứ nhất, nó có khả năng chịu nhiệt độ cực cao, với điểm nóng chảy rất cao, có nghĩa là nó có thể duy trì ổn định trong môi trường công nghiệp nhiệt độ cao nói chung và sẽ không dễ bị mềm, biến dạng hoặc tan chảy. Khi nhiệt độ bên trong lò luyện thép tăng vọt, các vật liệu khác có thể đã bắt đầu “chịu gánh nặng”, nhưng các khối chịu nhiệt silicon carbide có thể “đứng vững” và ổn định gánh vác trách nhiệm bảo vệ thân lò và duy trì sản xuất.
Độ ổn định hóa học của các khối chịu nhiệt silicon carbide cũng rất tuyệt vời. Nó có khả năng chống chịu tốt với nhiều môi trường hóa học khác nhau, và khó bị hư hại bởi các axit ăn mòn mạnh hoặc các chất kiềm. Trong sản xuất hóa chất, thường xuyên gặp phải các hóa chất ăn mòn khác nhau. Sử dụng các khối chịu nhiệt silicon carbide làm lớp lót cho thiết bị phản ứng có thể ngăn ngừa hiệu quả sự ăn mòn thiết bị, kéo dài tuổi thọ thiết bị và giảm chi phí sản xuất.
Ngoài các đặc tính nêu trên, các khối chịu nhiệt silicon carbide còn có khả năng chống mài mòn tốt và độ bền cao. Trong một số môi trường nhiệt độ cao có hiện tượng mài mòn vật liệu, chẳng hạn như các thiết bị tách lốc xoáy và lò nung trong nhà máy xi măng, các khối chịu nhiệt silicon carbide có thể giảm thiểu tổn thất do ma sát vật liệu nhờ đặc tính chống mài mòn của chúng, đảm bảo hoạt động bình thường của thiết bị. Độ bền cao cho phép nó chịu được áp lực và lực tác động nhất định, duy trì tính toàn vẹn cấu trúc trong môi trường công nghiệp phức tạp.
Các khối chịu nhiệt cacbua silic được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp. Trong ngành công nghiệp thép, chúng được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị như lò cao và lò gió nóng. Bên trong lò cao, sắt nóng chảy và xỉ ở nhiệt độ cao đặt ra yêu cầu cực kỳ cao đối với vật liệu lót. Các khối chịu nhiệt cacbua silic, với khả năng chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn, đã trở thành lựa chọn lý tưởng cho vật liệu lót, giúp kéo dài tuổi thọ của lò cao và nâng cao hiệu quả cũng như chất lượng sản xuất thép. Trong lò gió nóng, các khối chịu nhiệt cacbua silic đóng vai trò là vật liệu tích trữ nhiệt, có thể lưu trữ và giải phóng nhiệt hiệu quả, cung cấp không khí nóng ở nhiệt độ cao cho lò cao và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
Trong ngành công nghiệp luyện kim loại màu, chẳng hạn như quá trình luyện nhôm, đồng và các kim loại khác, các khối chịu nhiệt silicon carbide cũng không thể thiếu. Nhiệt độ nóng chảy của các kim loại này tương đối cao, và nhiều loại khí ăn mòn và xỉ được tạo ra trong quá trình nóng chảy. Các khối chịu nhiệt silicon carbide có thể thích nghi tốt với môi trường khắc nghiệt như vậy, bảo vệ thiết bị lò nung và đảm bảo quá trình luyện kim loại màu diễn ra suôn sẻ.
Các khối chịu nhiệt silicon carbide cũng có những ứng dụng quan trọng trong ngành công nghiệp gốm sứ và thủy tinh. Việc nung gốm sứ cần được thực hiện trong các lò nung ở nhiệt độ cao. Các lò nung làm bằng các khối chịu nhiệt silicon carbide, chẳng hạn như tấm chắn, hộp lò, v.v., không chỉ có thể chịu được nhiệt độ cao mà còn đảm bảo tính ổn định và đồng đều của sản phẩm gốm sứ trong quá trình nung, giúp nâng cao chất lượng sản phẩm gốm sứ. Trong các lò nấu chảy thủy tinh, các khối chịu nhiệt silicon carbide được sử dụng làm lớp lót và buồng chứa nhiệt, có thể chịu được sự ăn mòn và mài mòn ở nhiệt độ cao của thủy tinh lỏng, đồng thời cải thiện hiệu suất nhiệt của lò và giảm tiêu thụ năng lượng.
Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ và sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp, triển vọng ứng dụng của các khối chịu nhiệt silicon carbide sẽ ngày càng rộng mở. Một mặt, các nhà nghiên cứu liên tục tìm tòi các quy trình và công nghệ chế tạo mới để nâng cao hơn nữa hiệu suất của các khối chịu nhiệt silicon carbide và giảm chi phí sản xuất. Ví dụ, bằng cách áp dụng quy trình thiêu kết mới, mật độ và cấu trúc của các khối chịu nhiệt silicon carbide có thể được tăng lên, từ đó cải thiện hiệu suất tổng thể của chúng. Mặt khác, với sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp mới nổi như năng lượng mới và hàng không vũ trụ, nhu cầu về vật liệu chịu nhiệt độ cao cũng ngày càng tăng, và các khối chịu nhiệt silicon carbide được kỳ vọng sẽ đóng vai trò quan trọng hơn trong các lĩnh vực này.
Thời gian đăng bài: 02/09/2025