Чем ниже пористость пластинчатого корунда, тем лучше?
Пористость пластинчатого корунда не всегда определяется принципом «чем ниже, тем лучше» ; её необходимо оценивать комплексно, исходя из конкретных условий применения и основных эксплуатационных требований . Её уровень напрямую влияет на такие ключевые показатели, как теплопроводность, прочность и коррозионная стойкость материала, а требования к пористости существенно различаются в зависимости от условий применения.
1. Во-первых, уточним: что такое «пористость» пластинчатого корунда?
Табличный корунд — огнеупорный материал, изготовленный из высокочистого α-оксида алюминия (Al₂O₃), спеченного при высоких температурах. Он содержит определенное количество пор (включая открытые и закрытые). Под пористостью обычно понимается «объемная пористость» — процент объема пор в общем объеме материала — и является одним из основных показателей плотности его микроструктуры.
2. Преимущества «низкой пористости»: В каких случаях необходима низкая пористость?
В случаях, когда предъявляются высокие требования к коррозионной стойкости, высокой прочности и (в некоторых случаях) низкой теплопроводности , более предпочтительным является пластинчатый корунд с низкой пористостью. Типичные случаи включают:
- Металлургическая промышленность: футеровочные кирпичи/бетоны для ковшей и промежуточных ковшей.
Расплавленная сталь и шлак обладают высокой коррозионной активностью. Низкая пористость означает меньшее количество «каналов» внутри материала, что снижает проникновение шлака и эрозию расплавленной стали, продлевая срок службы футеровочных кирпичей. Кроме того, низкая пористость повышает прочность материала при комнатной и высокой температуре, предотвращая растрескивание из-за рыхлой структуры при высоких температурах. - Плавка цветных металлов: футеровка печей и электролизеров.
Расплавленные цветные металлы (например, алюминий, медь) и электролиты склонны к проникновению. Низкая пористость снижает риск «сквозной коррозии» и повышает термостойкость материала (минимизируя концентрацию термических напряжений, вызванную порами). - Высокотемпературные печи: Огнеупорные кирпичи для высокотемпературных зон обжига.
Низкопористые материалы обладают более высокой компактностью, выдерживают высокотемпературные нагрузки свыше 1700 °C и уменьшают объемную усадку при высоких температурах (низкая усадка при повторном обжиге), обеспечивая структурную устойчивость печи.
3. Необходимость «высокой пористости»: в каких случаях низкая пористость не подходит?
Когда условия применения требуют термостойкости, теплоизоляции и воздухопроницаемости , чрезмерно высокая плотность (слишком низкая пористость) становится недостатком. В таких случаях предпочтение отдаётся пластинчатому корунду со средней и высокой пористостью:
- Сценарии, требующие высокой термостойкости: печные заслонки и детали, подверженные быстрому нагреву/охлаждению.
Низкопористые материалы обладают высокой теплопроводностью. При чередовании циклов нагрева и охлаждения при высоких температурах большая разница температур между внутренней и внешней поверхностью легко приводит к возникновению значительных термических напряжений, приводящих к растрескиванию материала. Напротив, материалы со средней и высокой пористостью (обычно 15–25%) могут «сдерживать термические напряжения» через поры, повышая термостойкость (например, футеровка кирпичной кладки в зоне закалки керамических печей). - Варианты теплоизоляции: Высокотемпературные слои изоляции печи.
Поры (особенно закрытые) блокируют теплопередачу. Высокопористый пластинчатый корунд (часто в смеси с лёгкими заполнителями) обладает более низкой теплопроводностью и лучшими изоляционными характеристиками. Использование материалов с низкой пористостью приведёт к быстрому рассеиванию тепла из печи и увеличению энергопотребления. - Сценарии, требующие воздухопроницаемости: фильтрующие материалы и проницаемые кирпичи.
В таких областях применения, как фильтрация расплавов цветных металлов и перемешивание расплавленной стали путем вдувания газа, материал должен обладать определенной воздухопроницаемостью. При этом пористость должна контролироваться в разумных пределах (например, 20–30%), чтобы обеспечить прохождение жидкости без утечек. Низкая пористость непосредственно блокирует воздухопроницаемые каналы.
