התפקיד המרכזי של אבקת סיליקון קרביד ירוקה בחומרים עקשן
אבקת סיליקון קרביד ירוקה, השם נשמע קשוח. זה בעצם סוג שלסיליקון קרביד (SiC), אשר מותך ביותר מ-2000 מעלות בכבשן התנגדות עם חומרי גלם כגון חול קוורץ וקוק נפט. שונה מהרגילסיליקון קרביד שחור, יש לו שליטה מדויקת בתהליך בשלב המאוחר יותר של ההתכה, עם מעט מאוד זיהומים וטוהר גבישי גבוה, כך שהוא מציג צבע ירוק או ירוק כהה ייחודי. "טוהר" זה מעניק לו קשיות כמעט קיצונית (קשיות מוס גבוהה עד 9.2-9.3, שנייה רק ליהלום ובורון קרביד) ומוליכות תרמית מצוינת ביותר וחוזק בטמפרטורה גבוהה. בתחום החומרים החסיני אש, זוהי "עצם קשה" שיכולה לעמוד, להילחם, להתחמם ולהיבנות.
אז איך יכולה האבקה הירוקה הזו להראות את כוחה בעולם הקשה של חומרים עקשן ולהפוך ל"איש מפתח" הכרחי?
שיפור חוזק ויציקת "עצמות פלדה" בטמפרטורה גבוהה: חומרים חסיני אש חוששים ביותר מ"חוסר יכולת לעמוד" בטמפרטורות גבוהות, לרכך ולקרוס.מיקרו-אבקה של סיליקון קרביד ירוקבעל קשיות גבוהה במיוחד וחוזק מעולה בטמפרטורה גבוהה. הוספתו לחומרי יציקה עקשן שונים, חומרי נגיחה או לבנים דומה להוספת רשת פלדה בעלת חוזק גבוה לבטון. הוא יכול ליצור שלד תמיכה מוצק במטריצה, ועמיד מאוד בפני עיוות וריכוך של החומר תחת עומס טמפרטורה גבוה. חומרי היציקה של תעלת הברזל של תנור הפיצוץ של מפעל פלדה גדול השתמשו בעבר בחומרים רגילים, אשר נשחקו במהירות, לא ניתן היה להגדיל את קצב זרימת הברזל ותחזוקה תכופה עיכבה את הייצור. מאוחר יותר נעשו פריצות דרך טכניות, ושיעור ה...מיקרו-אבקה ירוקה של סיליקון קרביד גדל מאוד. "היי, זה מדהים!" נזכר מנהל הסדנה מאוחר יותר, "כאשר הוכנס החומר החדש, הברזל המותך זרם דרכו, צד התעלה 'נכרסם' בבירור, קצב זרימת הברזל התהפך, ומספר זמני התחזוקה הופחת ביותר ממחצית, והחיסכון היה כולו כסף אמיתי!" קשיחות זו היא הבסיס לאריכות החיים של ציוד בטמפרטורה גבוהה.
שפר את הולכת החום והתקן "גוף קירור" על החומר: ככל שהחומר החסין אש מבודד יותר חום, כך ייטב! עבור מקומות כמו דלתות תנור קוקה קולה ודפנות צד של תאי אלקטרוליטיים מאלומיניום, החומר עצמו צריך להוליך חום פנימי במהירות כדי למנוע נזק לטמפרטורה המקומית. מוליכות תרמית של מיקרו-אבקה סיליקון קרביד ירוקה היא בהחלט "תלמידה מצוינת" בקרב חומרים לא מתכתיים (מקדם המוליכות התרמית בטמפרטורת החדר יכול להגיע ליותר מ-125 W/m·K, פי עשרות מזה של לבני חרס רגילות). הוספתו לחומר החסין אש בחלק מסוים דומה להטמעת "צינור חום" יעיל בחומר, מה שיכול לשפר משמעותית את המוליכות התרמית הכוללת, לסייע לפיזור החום במהירות ובאופן שווה, ולמנוע התחממות יתר מקומית וקילוף או נזק הנגרם על ידי "צרבת".
שיפור עמידות בפני הלם תרמי ופיתוח היכולת "לשמור על קור רוח לנוכח שינויים": אחד ה"גורמים" הקשים ביותר לחומרים עקשן הוא קירור וחימום מהירים. התנור נדלק ונכבה, והטמפרטורה משתנה באלימות, וחומרים רגילים קלים ל"פיצוץ" ולהתקלף.סיליקון קרביד ירוקלמיקרו-אבקה יש מקדם התפשטות תרמי קטן יחסית ומוליכות תרמית מהירה, שיכולים לאזן במהירות את הלחץ הנגרם מהפרשי טמפרטורה. הכנסתה למערכת חסינת חום יכולה לשפר משמעותית את יכולתו של החומר לעמוד בשינויי טמפרטורה פתאומיים, כלומר, "עמידות בפני הלם תרמי". ברזל יציקת פתח הכבשן של כבשן סיבובי מלט נתון לזעזועים קרים וחומים קשים ביותר, ואורך חייו הקצר היה בעיה ארוכת שנים. מהנדס בניית כבשנים מנוסה אמר לי: "מאז השימוש בחומרי יציקה בעלי חוזק גבוה עם מיקרו-אבקה מסיליקון קרביד ירוק כאגרגט ואבקה עיקריים, ההשפעה הייתה מיידית. כאשר הרוח הקרה נושבת כאשר הכבשן נעצר לצורך תחזוקה, חלקים אחרים מתפצחים, אך חומר פתח הכבשן הזה יציב ויציב, ויש פחות סדקים על פני השטח. לאחר מחזור, האובדן מצטמצם באופן ניכר, מה שחוסך מאמצי תיקון רבים!" "רוגע" זה נועד להתמודד עם עליות ומורדות בייצור.
כִּימיקרו-אבקה ירוקה של סיליקון קרביד משלב חוזק גבוה, מוליכות תרמית גבוהה, עמידות מצוינת בפני הלם תרמי ועמידות חזקה בפני שחיקה, הוא הפך ל"נפש תאומה" בניסוח חומרים חסיני אש מודרניים בעלי ביצועים גבוהים. החל מכבשני התכה, ממירים, תעלות ברזל ומיכלי טורפדו במטלורגיה של ברזל ופלדה ועד תאים אלקטרוליטיים במטלורגיה לא ברזלית; מחלקים מרכזיים של כבשני מלט וכבשני זכוכית בתעשיית חומרי הבניין ועד לכבשני קורוזיה גבוהה בתחומי התעשייה הכימית, חשמל ושריפת פסולת, ואפילו כוסות יציקה ולבני פלדת זרימה ליציקה... בכל מקום בו יש טמפרטורה גבוהה, בלאי, שינוי פתאומי וסחיפה, אבקת המיקרו הירוקה הזו פעילה. היא מוטמעת בשקט בכל לבנה חסינת אש ובכל ריבוע של חומר יציקה, ומספקת הגנה מוצקה ל"לב" התעשייה - כבשני טמפרטורה גבוהה.
כמובן, "הטיפוח" של מיקרו-אבקה מסיליקון קרביד ירוק כשלעצמו אינו קל. החל מבחירת חומרי הגלם, בקרה מדויקת על תהליך ההתכה בתנור התנגדות (כדי להבטיח טוהר וירוקות), דרך ריסוק, טחינה, כבישה והסרת זיהומים, סיווג הידראולי או דיוק זרימת אוויר, ועד לאריזה קפדנית לפי פיזור גודל החלקיקים (מכמה מיקרונים ועד מאות מיקרונים), כל שלב קשור לביצועים היציבים של המוצר הסופי. בפרט, הטוהר, פיזור גודל החלקיקים וצורת החלקיקים של המיקרו-אבקה משפיעים ישירות על פיזורה והשפעתה בחומרים עקשניים. ניתן לומר שמיקרו-אבקה מסיליקון קרביד ירוק באיכות גבוהה היא בעצמה תוצר של שילוב של טכנולוגיה ואומנות.