Refractory materials are materials that break down by heat, pressure, or chemical attack and retain high strength and form at temperatures where they occur. Refractory materials are polycrystalline, multiphase, inorganic, non-metallic, porous and heterogeneous. They are usually composed of oxides or non-oxides (such as carbides, nitrides, etc.) of the following materials: silicon, aluminum, magnesium, calcium, and zirconium. Some metals with melting points >1850 darjah, seperti niobium, kromium, zirkonium, tungsten, tantalum, dan lain-lain, juga dianggap sebagai bahan refraktori.
Bahan refraktori digunakan dalam relau, tanur, insinerator dan reaktor. Refraktori juga digunakan dalam pembuatan crucible dan acuan untuk tuangan kaca dan logam, dan dalam pelapisan sistem fius untuk struktur pelancaran roket. Hari ini, industri keluli dan industri tuangan logam menggunakan kira-kira 60% daripada semua bahan refraktori.
Ciri-ciri bahan refraktori
Bahan refraktori mestilah stabil dari segi kimia dan fizikal pada suhu tinggi. Bergantung pada persekitaran operasi, ia mestilah tahan kepada kejutan haba, lengai secara kimia dan/atau mempunyai julat kekonduksian terma dan pekali pengembangan terma tertentu.
Oksida aluminium (aluminium oksida), silikon (silika) dan magnesium (magnesium oksida) adalah bahan terpenting yang digunakan dalam pembuatan refraktori. Satu lagi oksida yang biasa ditemui dalam bahan refraktori ialah kalsium (kapur) oksida. Tanah liat refraktori juga digunakan secara meluas dalam pembuatan bahan refraktori.
Bahan refraktori mesti dipilih berdasarkan keadaan yang akan mereka hadapi. Sesetengah aplikasi memerlukan bahan refraktori khas. Zirkonia digunakan apabila bahan mesti menahan suhu yang sangat tinggi. Silikon karbida dan karbon (grafit) ialah dua bahan refraktori lain yang digunakan dalam beberapa keadaan suhu yang sangat keras, tetapi ia tidak boleh bersentuhan dengan oksigen kerana ia akan teroksida dan terbakar.
Sebatian binari seperti tungsten karbida atau boron nitrida boleh menjadi sangat refraktori. Karbonit ialah sebatian binari paling refraktori yang diketahui, dengan takat lebur 3890 darjah . Sebatian terner tantalum-hafnium karbida mempunyai salah satu takat lebur tertinggi bagi semua sebatian yang diketahui (4215 darjah ).
Bahan refraktori boleh digunakan untuk fungsi berikut:
Bertindak sebagai penghalang haba antara medium haba dan dinding bekas
Menahan tekanan fizikal dan mengelakkan medium haba daripada menghakis dinding bekas
Anti-karat
Menyediakan penebat haba
Refraktori mempunyai pelbagai aplikasi berguna. Dalam industri metalurgi, bahan refraktori digunakan untuk melapisi relau, tanur, reaktor dan bekas lain yang mengandungi dan mengangkut media panas seperti logam dan sanga. Refraktori mempunyai aplikasi suhu tinggi yang lain seperti pemanas pembakaran, pembaharu hidrogen, pembaharu ammonia primer dan sekunder, relau retak, dandang utiliti, unit retak pemangkin, pemanas udara dan relau sulfur.
