แอปพลิเคชัน
เซรามิกส์ซิลิคอนคาร์ไบด์ซิลิคอนคาร์ไบด์มีบทบาทสำคัญในการทำงานของเตาเผาในอุตสาหกรรมหลายภาคส่วน การใช้งานหลักอย่างหนึ่งคือ หัวฉีดเตาเผาซิลิคอนคาร์ไบด์ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบการเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูงสำหรับกระบวนการทางโลหะวิทยา การผลิตแก้ว และการเผาเซรามิก เนื่องจากมีความเสถียรทางโครงสร้างในสภาพแวดล้อมทางความร้อนสูง การใช้งานที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งคือ ลูกกลิ้งซิลิคอนคาร์ไบด์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบรองรับและลำเลียงในเตาเผาแบบต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเผาผนึกเซรามิกขั้นสูง ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ และแก้วที่มีความแม่นยำสูง นอกจากนี้ เซรามิก SiC ยังใช้เป็นส่วนประกอบโครงสร้าง เช่น คาน ราง และตัวตั้งในเตาเผา ซึ่งต้องทนต่อการสัมผัสกับบรรยากาศที่รุนแรงและแรงเค้นทางกลเป็นเวลานาน การบูรณาการเข้ากับหน่วยแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับระบบการกู้คืนความร้อนเหลือทิ้งยังเน้นย้ำถึงความอเนกประสงค์ในการจัดการความร้อนที่เกี่ยวข้องกับเตาเผา การใช้งานเหล่านี้เน้นย้ำถึงความสามารถในการปรับตัวของซิลิคอนคาร์ไบด์ให้เข้ากับความต้องการในการใช้งานที่หลากหลายภายในเทคโนโลยีการทำความร้อนในอุตสาหกรรม
การใช้งานเตาเผาอุตสาหกรรมที่สำคัญ ได้แก่:
1.หัวฉีดเตาเผาที่ทำจากซิลิคอนคาร์ไบด์
ข้อได้เปรียบทางเทคนิค
1. เสถียรภาพทางความร้อนที่ยอดเยี่ยม
- จุดหลอมเหลว: 2,730°C (ทนต่อสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงมาก)
- ทนต่อการออกซิเดชันได้ถึง 1,600°C ในอากาศ (ป้องกันการเสื่อมสภาพในบรรยากาศที่มีออกซิเดชัน)
2. การนำความร้อนที่เหนือกว่า
- ค่าการนำความร้อน 150 วัตต์/(เมตร·เคลวิน) ที่อุณหภูมิห้อง (ช่วยให้ถ่ายเทความร้อนได้อย่างรวดเร็วและกระจายอุณหภูมิได้สม่ำเสมอ)
- ช่วยลดการใช้พลังงานลง 20-30% เมื่อเทียบกับวัสดุทนไฟแบบดั้งเดิม
3. ความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างเหนือชั้น
- ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วเกิน 500°C/วินาที (เหมาะสำหรับกระบวนการทำความร้อน/ทำความเย็นแบบวนซ้ำ)
- รักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (ป้องกันการแตกร้าวและการเสียรูป)
4. ความแข็งแรงเชิงกลสูงที่อุณหภูมิสูง
- คงความแข็งแรงได้ถึง 90% เมื่อเทียบกับอุณหภูมิห้อง ที่อุณหภูมิ 1,400°C (ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนรับน้ำหนักของเตาเผา)
- ความแข็งตามมาตราโมห์ 9.5 (ทนทานต่อการสึกหรอจากวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อนในสภาพแวดล้อมของเตาเผา)
| คุณสมบัติ | ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) | อะลูมินา (Al₂O₃) | โลหะทนความร้อนสูง (เช่น โลหะผสมนิกเกล) | วัสดุทนไฟแบบดั้งเดิม (เช่น อิฐทนไฟ) |
| อุณหภูมิสูงสุด | สูงถึง 1600°C+ | 1500°C | 1200°C (อุณหภูมิจะอ่อนตัวลงเมื่อสูงกว่านี้) | 1400–1600°C (อาจแตกต่างกันไป) |
| การนำความร้อน | สูง (120–200 วัตต์/เมตร·เคลวิน) | ต่ำ (~30 วัตต์/เมตร·เคลวิน) | ปานกลาง (~15–50 วัตต์/เมตร·เคลวิน) | ต่ำมาก (<2 วัตต์/เมตร·เคลวิน) |
| ความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน | ยอดเยี่ยม | แย่ถึงปานกลาง | ปานกลาง (ความยืดหยุ่นช่วยได้) | คุณภาพต่ำ (เกิดรอยแตกภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว) |
| ความแข็งแรงเชิงกล | คงความแข็งแรงแม้ในอุณหภูมิสูง | เสื่อมสภาพที่อุณหภูมิสูงกว่า 1200°C | อ่อนตัวลงเมื่ออยู่ในอุณหภูมิสูง | ต่ำ (เปราะ พรุน) |
| ความต้านทานการกัดกร่อน | ทนต่อกรด ด่าง โลหะหลอมเหลว/ตะกรัน | ปานกลาง (ถูกกัดกร่อนโดยกรด/เบสเข้มข้น) | มีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน/ซัลไฟเดชันที่อุณหภูมิสูง | เสื่อมสภาพในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน |
| อายุขัย | ทนทาน (ต่อการสึกหรอ/การเกิดออกซิเดชัน) | ปานกลาง (มีรอยแตกร้าวภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ) | ระยะสั้น (เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน/คืบคลาน) | ระยะสั้น (การแตกร้าว การกัดเซาะ) |
| ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน | สูง (ถ่ายเทความร้อนได้เร็ว) | ต่ำ (ค่าการนำความร้อนต่ำ) | ปานกลาง (นำไฟฟ้าได้ แต่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน) | ต่ำมาก (เป็นฉนวน) |
กรณีศึกษาภาคอุตสาหกรรม
บริษัทชั้นนำด้านการแปรรูปโลหะวิทยาแห่งหนึ่งประสบความสำเร็จในการปรับปรุงการดำเนินงานอย่างมีนัยสำคัญหลังจากนำเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) มาใช้ในระบบเตาเผาอุณหภูมิสูง โดยการแทนที่ส่วนประกอบอะลูมินาแบบเดิมด้วย SiCหัวฉีดเตาเผาซิลิคอนคาร์ไบด์บริษัทดังกล่าวรายงานว่า:
✅ ลดต้นทุนการบำรุงรักษาประจำปีลง 40% เนื่องจากการเสื่อมสภาพของชิ้นส่วนลดลงในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 1500°C
✅ เพิ่มเวลาการทำงานของเครื่องจักรได้ถึง 20% ด้วยคุณสมบัติของ SiC ที่ทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันและการกัดกร่อนจากตะกรันหลอมเหลว
✅ สอดคล้องกับมาตรฐานการจัดการพลังงาน ISO 50001 โดยใช้ประโยชน์จากค่าการนำความร้อนสูงของ SiC เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงได้ 15–20%
วันที่เผยแพร่: 21 มีนาคม 2025