Eldfasta material
| Eldfasta material | |
 Rökgaskanal infodrad med eldfast moler tegel | |
| Information | |
|---|---|
| Användningsområde | Infodrings material i metallurgiska processer. |
| Utvecklad | c:a 30 000 B.C.[1][2] |
| Årsproduktion världen | 42 Mt. (2008)[3] |
Eldfasta material, även kallade refraktik (engelska: Refractories, av latinets refractarius), är material som bibehåller sin egenskaper vid höga temperaturer. Eldfasta material, i form av exempelvis tegelsten, gjutmassor eller prefab block, används som infodring för pannor, ugnar, i reaktorer och inom avfallsförbränning. Dess syfte är att skydda bakomliggande konstruktion mot värme och nötning, men också för minimera energiförluster. De används även att tillverka deglar av, och till laborativ högtemperatur utrustning. Idag används c:a 70% av allt eldfast material inom järn- och stålindustrin.[1]
Historik
Eldfasta material har använts av människor i olika typer av ugnar sedan c:a 30 000 B.C., då ugnar för bakning användes i Kina. Omkring 4 000 B.C. började de att användas i metallurgiska processer, i de tidiga skedena av bronsåldern.[2] Ursprungligen tillverkades eldfasta material av leror och lättilgängliga mineraler med hög smältemperatur. Det gör de även i hög grad idag, men i mer krävande applikationer krävs mer avancerade material, så som exempelvis SiC, ZrO2 och spinell.
Än idag är material baserade på aluminiumsilikater de mest förekommande, på grund av deras vanliga förekomst i jordskorpan och deras goda högtemperatur egenskaper. Vanliga utgångsmaterial är andalusit, sillimanit, kyanit, kaolinit, och bauxit, vilka bildar mullit och korund vid upphettning (tillverning).
Definitioner och klassificering
Det finns ett antal olika definitioner för vad som anses vara eldfast. ASTM International C71 definierar refraktorer som non-metallic materials having those chemical and physical properties that make them applicable for structures, or as components of systems, that are exposed to environments above 1,000°F (538°C).[4] Enligt ISO 1109:1975 så måste ett eldfast material tåla 1500°C, och ett högeldfast material tåla 1830°C.[5]
Eldfasta material brukar indelas i olika klasser, vanligen oxider och icke-oxider (e.g. karbider, nitrider och borider). Oxiderna i sin tur, brukar delas in efter hur sura eller basiska de är; i.e., hög halt SiO2 eller P2O5 ger en sur oxid, och hög halt CaO eller MgO ger en basisk oxid.[5]
Produkter
Tegel
Eldfasta tegel kan variera mycket i geometri, då de ofta är anpassade specifikt för den anläggning de installeras i. Teglen torr- eller våtpressas till önskad form, och bränns sedan i temperaturer omkring dess användningstemperatur. Generella produktnamn används för material vilka eldfasta tegel är baserade på, såsom chamotte (bränd lera) eller moler (kiselgur).[6]
Gjut- och sprutmassor
Massor, monolitska material, installeras via gjutning eller sprutning. Liknande ingredienser likt de som används för tegel används, men med vissa andra tillsatser exempelvis vattenglas för att uppnå en snabbare härdning.
Prefabricerade block
För att tjäna tid vid installationer av eldfasta material, kan block förprefabriceras av gjutmassor i gjutformar. Till skillnad från eldfast tegel bränns prefabblocken i betydligt lägre temperatur, runt 500-600°C.
Referenser
- ^ [a b] A.M. Garbers-Craig (2008). ”How cool are refractory materials?”. The Journal of The Southern African Institute of Mining and Metallurgy 106 (september): sid. 1-16. http://www.saimm.co.za/download/PresidentialAddress2008.pdf. Läst 22 december 2014.
- ^ [a b] Handbock of industrial refractories technology, C. Carniglia and G. Barna, Noyes Publication, 1992, Läst 22 december 2014
- ^ I. Watanabe (2010). ”Overview of the refractory resources worldwide”. Taikabutsu Overseas 30 (4): sid. 227-233. Läst 22 december 2014.
- ^ ASTM Volume 15.01 Refractories; Activated Carbon, Advanced Ceramics
- ^ [a b] ”Utbildningspaket -Keramiska eldfasta material, H.Makkonen et al.”. www.jernkontoret.se. (2004). Arkiverad från originalet den 21 augusti 2010. https://web.archive.org/web/20100821125905/http://www.jernkontoret.se/forskning/teknikomraden/to_23/forskningsblock_23080/informationsblad_keramiskt_utbildningspaket.pdf. Läst 22 december 2014. Jernkontoret
- ^ Moler brick Läst 22 december 2014