Il ruolo chiave della polvere di carburo di silicio verde nei materiali refrattari
Polvere di carburo di silicio verde, il nome suona duro. È essenzialmente una specie dicarburo di silicio (SiC), che viene fuso a più di 2000 gradi in un forno a resistenza con materie prime come sabbia di quarzo e coke di petrolio. A differenza del comunecarburo di silicio nero, ha un controllo preciso del processo nella fase successiva della fusione, con pochissime impurità e un'elevata purezza cristallina, che gli conferisce un colore verde o verde scuro unico. Questa "purezza" gli conferisce una durezza quasi estrema (la durezza Mohs è pari a 9,2-9,3, seconda solo a quella del diamante e del carburo di boro) e un'eccellente conduttività termica e resistenza alle alte temperature. Nell'ambito dei materiali refrattari, è un "osso duro" in grado di resistere, combattere, riscaldare e costruire.
Come può questa polvere verde dimostrare la sua resistenza nel duro mondo dei materiali refrattari e diventare un indispensabile "uomo chiave"?
Migliorare la resistenza e fondere “ossa d’acciaio” ad alta temperatura: i materiali refrattari hanno più paura di “non essere in grado di resistere” alle alte temperature, diventando morbidi e collassando.Micropolvere di carburo di silicio verdePresenta una durezza estremamente elevata e un'eccellente resistenza alle alte temperature. Aggiungerlo a vari getti refrattari, materiali da impasto o mattoni è come aggiungere una rete metallica ad alta resistenza al calcestruzzo. Può formare uno scheletro di supporto solido nella matrice, resistendo notevolmente alla deformazione e al rammollimento del materiale sotto carico ad alta temperatura. In precedenza, i getti del canale di ghisa dell'altoforno di una grande acciaieria utilizzavano materiali ordinari, che si erosivano rapidamente, la portata del ferro non poteva essere aumentata e la frequente manutenzione ritardava la produzione. Successivamente, sono state fatte innovazioni tecniche e la proporzione dimicropolvere di carburo di silicio verde è aumentata notevolmente. "Ehi, è incredibile!", ha poi ricordato il direttore dell'officina: "Quando è stato inserito il nuovo materiale, il ferro fuso è fluito, il lato del canale è stato ovviamente 'rosicchiato', la portata del ferro è stata capovolta e il numero di interventi di manutenzione è stato ridotto di oltre la metà, e i risparmi sono stati davvero notevoli!". Questa robustezza è la base della longevità delle apparecchiature ad alta temperatura.
Migliorare la conduzione del calore e installare un "dissipatore di calore" sul materiale: più il materiale refrattario è termoisolante, meglio è! Per ambienti come le porte dei forni a coke e le pareti laterali delle celle elettrolitiche in alluminio, il materiale stesso deve condurre rapidamente il calore interno per evitare che la temperatura locale sia troppo elevata e possa danneggiarsi. La conduttività termica della micropolvere di carburo di silicio verde è sicuramente un "eccellente studente" tra i materiali non metallici (il coefficiente di conduttività termica a temperatura ambiente può raggiungere oltre 125 W/m·K, ovvero decine di volte superiore a quello dei normali mattoni di argilla). Aggiungerla al materiale refrattario in una parte specifica è come incorporare un efficiente "tubo di calore" nel materiale, che può migliorare significativamente la conduttività termica complessiva, aiutare a dissipare il calore in modo rapido e uniforme ed evitare surriscaldamenti e distacchi locali o danni causati da "bruciore di stomaco".
Migliorare la resistenza agli shock termici e sviluppare la capacità di "mantenere la calma di fronte ai cambiamenti": uno dei "killer" più problematici dei materiali refrattari è il raffreddamento e il riscaldamento rapidi. Il forno viene acceso e spento, la temperatura oscilla violentemente e i materiali comuni tendono a "esplodere" e a staccarsi facilmente.Carburo di silicio verdeLa micropolvere ha un coefficiente di dilatazione termica relativamente basso e un'elevata conduttività termica, che può compensare rapidamente lo stress causato dalla differenza di temperatura. Introducendola nel sistema refrattario, è possibile migliorare significativamente la capacità del materiale di resistere a improvvisi sbalzi di temperatura, ovvero la "resistenza agli shock termici". Il getto in ghisa per la bocca del forno rotativo per cemento è soggetto ai più intensi shock termici, sia termici che termici, e la sua breve durata è stata un problema di lunga data. Un ingegnere esperto nella costruzione di forni mi ha detto: "Da quando sono stati utilizzati getti ad alta resistenza con micropolvere di carburo di silicio verde come aggregato principale e polvere, l'effetto è stato immediato. Quando soffia il vento freddo quando il forno è fermo per manutenzione, altre parti scoppiettano, ma questo materiale per la bocca del forno è solido e stabile e presenta meno crepe superficiali. Dopo un ciclo, la perdita è visibilmente ridotta, risparmiando molti sforzi di riparazione!" Questa "calma" serve per affrontare gli alti e bassi della produzione.
Perchémicropolvere di carburo di silicio verde Combinando elevata resistenza, elevata conduttività termica, eccellente resistenza agli shock termici e forte resistenza all'erosione, è diventato l'"anima gemella" nella formulazione di moderni materiali refrattari ad alte prestazioni. Da altiforni, convertitori, trincee in ghisa e serbatoi siluri nella metallurgia del ferro e dell'acciaio alle celle elettrolitiche nella metallurgia non ferrosa; da componenti chiave di forni per cemento e forni per vetro nell'industria dei materiali da costruzione a forni altamente corrosivi nei settori dell'industria chimica, dell'energia elettrica e dell'incenerimento dei rifiuti, e persino tazze di colata e mattoni in acciaio per colata continua... Ovunque ci siano alte temperature, usura, sbalzi termici ed erosione, questa micropolvere verde è attiva. È silenziosamente incorporata in ogni mattone refrattario e in ogni quadrato di materiale colabile, fornendo una solida protezione per il "cuore" del settore: i forni ad alta temperatura.
Naturalmente, la "coltivazione" della micropolvere di carburo di silicio verde in sé non è facile. Dalla selezione delle materie prime, al controllo preciso del processo di fusione in forno a resistenza (per garantire purezza e rispetto dell'ambiente), alla frantumazione, macinazione, decapaggio e rimozione delle impurità, alla classificazione di precisione idraulica o a flusso d'aria, fino al confezionamento rigoroso in base alla distribuzione granulometrica (da pochi micron a centinaia di micron), ogni fase è correlata alla stabilità delle prestazioni del prodotto finale. In particolare, la purezza, la distribuzione granulometrica e la forma delle particelle della micropolvere influiscono direttamente sulla sua disperdibilità e sul suo effetto nei materiali refrattari. Si può affermare che la micropolvere di carburo di silicio verde di alta qualità sia essa stessa il risultato della combinazione di tecnologia e artigianalità.