の味付けされたサプライヤーとして耐衝撃性化学物質、私は、温度勾配がこれらの必須材料に与えることができる深い影響を直接目撃しました。耐火性化学物質は、鉄鋼メーキングからガラス製造まで、多くの高温産業プロセスの名もないヒーローです。温度勾配がどのように影響するかを理解することは、これらの操作の効率、安全性、寿命を確保するために重要です。
熱応力と亀裂
耐衝撃性化学物質に対する温度勾配の最も重要な影響の1つは、熱応力の生成です。耐火物の異なる部分が異なる温度にさらされると、それらは異なる速度で拡大または収縮します。この微分拡張は、材料内に内部応力を生み出します。
たとえば、鋼製の炉では、耐火物の内面は1500°Cをはるかに超える温度にさらされる可能性がありますが、外面は大幅に涼しい場合があります。この大きな温度差は、耐火物の内側の部分が外側の部分よりも膨張する可能性があります。ストレスが材料の強度を超えると、亀裂が形成されます。これらの亀裂は、耐火性の裏地の完全性を損なう可能性があり、高温ガスと溶融金属が浸透することができます。
マグネシア - 次のような耐火性化学物質マグネシアサンド、特に熱応力の亀裂を受けやすい。マグネシアは、熱膨張係数が比較的高いです。急な温度勾配にさらされると、内部応力はすぐに亀裂の形成につながる可能性があります。この問題を軽減するために、特別な添加物をマグネシアの耐衝撃性に組み込み、熱衝撃耐性を改善できます。
位相変換
温度勾配は、難治性化学物質の相変換を誘導する可能性もあります。さまざまな温度で異なる結晶構造に多くの難治性材料が存在します。温度勾配が存在する場合、材料のさまざまな部分が異なる位相状態を経験する場合があります。
取るアルミナコランダム例として。室温では、アルミナがアルファ相に存在します。温度が上昇すると、ガンマなどの他の段階に変換できます。これらの位相変換には、多くの場合、体積の変化が伴います。温度勾配がアルミナの耐衝撃性の異なる部分を異なる位相状態に引き起こすと、体積の変化が内部応力につながり、材料に損傷を与える可能性があります。
さらに、位相変換は、耐火物の化学的および物理的特性にも影響を与える可能性があります。たとえば、いくつかの位相の変化により、材料の強度が低下したり多孔度が増加したりする可能性があり、高温用途でのパフォーマンスをさらに損なう可能性があります。
化学反応
温度勾配は、難治性化学物質内の化学反応を加速または減速させることができます。高温環境では、耐火物が溶融金属、スラグ、ガスなどのさまざまな反応性物質と接触していることがよくあります。難治性とこれらの物質間の化学反応の速度は、温度が高く依存しています。
急勾配の温度勾配は、耐火物のさまざまな部分が異なる反応速度にさらされる状況を引き起こす可能性があります。たとえば、ガラス溶融炉では、耐衝撃性のライニングのより熱い領域は、溶融ガラスと燃焼ガスとより迅速に反応する可能性があります。これにより、耐火性を弱めることができる反応生成物が形成されます。これらの反応生成物は、元の耐火性とは異なる物理的特性を持つ可能性があり、これにより、噴霧や剥離を引き起こす可能性があります。
さらに、化学反応は、難治性内の種の拡散によって影響を受ける可能性があります。温度勾配は、拡散速度に影響を及ぼし、反応生成物の不均一な分布を引き起こし、難治性の分解プロセスをさらに複雑にします。
侵食と腐食
温度勾配の存在は、耐衝撃性化学物質の侵食と腐食を強化する可能性があります。高温産業プロセスでは、耐衝撃性のライニングは、しばしば高速ガスの流れ、溶融金属流、または研磨粒子にさらされます。温度勾配は、溶融物質の粘度と流動性、ならびに耐火物自体の物理的特性に影響を与える可能性があります。
たとえば、爆風炉では、熱いガスと溶融鉄が耐衝撃性の裏地の侵食を引き起こす可能性があります。温度勾配により、耐火物が異なる硬度を持ち、異なる場所で耐摩耗性を引き起こす可能性があります。耐火性の熱い部分は、熱軟化により柔らかくなる可能性があり、侵食の影響を受けやすくなります。同時に、温度勾配によって誘発される化学反応により、耐屈量が溶融スラグやガスによる腐食が発生しやすくなります。
熱伝導率への影響
温度勾配は、難治性化学物質の熱伝導率にも影響を与える可能性があります。熱伝導率は、産業プロセスの熱伝達効率に影響を与えるため、耐火物の重要な特性です。温度勾配は、耐火性の微細構造の変化を引き起こす可能性があり、それがその熱伝導率に影響を与えます。
場合によっては、温度勾配による亀裂の形成または反応生成物の存在は、難治性の熱伝導率を低下させる可能性があります。これにより、炉やその他の高温機器の不均一な熱分布につながり、最終製品の品質に影響し、エネルギー消費が増加します。
一方、難治性が温度勾配に沿ってある程度の熱伝導率の変動を持つように設計されている場合、熱伝達プロセスをより効果的に制御するために使用できます。たとえば、ホットゾーンでの熱伝導率が低く、クーラーゾーンでの熱伝導率が高いことを伴う耐火物は、熱損失を減らし、エネルギー効率を改善するのに役立ちます。
緩和戦略
耐火性化学物質に対する温度勾配のマイナスの影響を最小限に抑えるために、いくつかの緩和戦略を採用できます。 1つのアプローチは、熱膨張係数が低い耐火物材料を使用することです。温度変化と拡大および収縮する材料を選択することにより、熱応力を減らすことができます。
別の戦略は、難治性の熱衝撃耐性を改善することです。これは、熱応力に関連するエネルギーを吸収し、亀裂の伝播を防ぐことができる、ジルコニアや炭化シリコンなどの適切な添加物を添加することで達成できます。
耐火性ライニングの適切な設置とメンテナンスも重要です。加熱中に均一な温度分布を確保する - アップと冷却プロセスは、温度勾配を減らすのに役立ちます。さらに、定期的な検査と修理は、温度勾配によって引き起こされる損傷の初期兆候を検出および対処することができます。
結論
結論として、温度勾配は、熱応力と亀裂、相変換、化学反応、侵食と腐食、熱伝導率の変化など、耐衝撃性の化学物質に幅広い影響を与えます。これらの影響は、高温産業用途での耐火物材料の性能と寿命に大きな影響を与える可能性があります。
のサプライヤーとして耐衝撃性化学物質、温度勾配によってもたらされる課題に耐えることができる高品質の製品を提供することの重要性を理解しています。当社の専門家チームは、耐火物のパフォーマンスを改善するために、常に新しい材料と技術を研究および開発しています。
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参照
- リチャードソン、MF（1999）。難治性技術の原則。 Springer Science＆Business Media。
- リード、JS（1995）。セラミック処理の原則。ジョン・ワイリー＆サンズ。
- Smothers、JT、＆Bradt、RC（2004）。高温度材料と技術。 Springer Science＆Business Media。