Cerâmicas industriais fornecem soluções para aplicações de alta temperatura

Cerâmicas industriais fornecem soluções para aplicações de alta temperatura

Fig. 2. Tubos de suporte de elementos de aquecimento elétrico (Cortesia da Thermaltek)

A maioria das pessoas está ciente da importância que as cerâmicas têm nas indústrias de processamento de cerâmica e metal a altas temperaturas. Neste artigo, vamos rever alguns detalhes e discutir algumas especificidades da indústria de metais não ferrosos

Basicamente, as cerâmicas – derivado da palavra grega Keramos – são compostas significativamente de materiais inorgânicos não metálicos. As cerâmicas são importantes porque abrangem uma indústria grande e básica, e porque suas propriedades são fundamentais para muitas aplicações. Devido à sua estabilidade a alta temperatura e capacidade de não reagir com materiais metálicos, alumina (Al2O3 de vários graus de pureza), mulita (composta de Al2O3 e sílica – SiO2) e carbeto de silício (SiC) são usados em aplicações de alta temperatura nas indústrias de ferrosos e não-ferrosos.

Todos estes materiais podem ser fornecidos em uma variedade de formatos, em formas densas e porosas. Dependendo do material e das propriedades requeridas (por exemplo, alta densidade e pequeno tamanho de partícula), as cerâmicas podem ser fabricadas utilizando os processos que se seguem:

– Extrusão;
– Fundição;
– Prensagem a seco;
– Prensagem isostática;
– Moldagem por injeção.

É essencial que os produtos cerâmicos forneçam suporte estrutural adequado sob alta temperatura, bem como boa resistência ao choque térmico.

Aplicações na Indústria de Não-Ferrosos

Mulita

Um material particular que tem sido amplamente utilizado e extensamente aceito é a mulita porosa. A composição da mulita é de cerca de 60% de Al2O3 e 40% de SiO2

– Resistência e estabilidade a alta temperatura;
– Alta capacidade de suporte de carga;
– Excelente resistência ao choque térmico;
– Economia para ser produzida.

Rolos ou tubos de mulita são extrudados, e tolerâncias relativamente estreitas podem ser obtidas, incluindo +/-1,0 mm nos diâmetros interno e externo. Excelente linearidade também pode ser mantida ao longo de todo o comprimento, dentro da faixa de tolerância TIR 2,0-4,0 mm.

Uma aplicação importante para os rolos/tubos de mulita porosa é de suportar elementos de aquecimento elétrico enrolados sobre vãos relativamente longos (Fig. 2). A mulita é uma boa escolha por causa de sua natureza econômica, variedade de tamanhos disponíveis, resistência a alta temperatura e resistência ao choque térmico. Esses suportes cerâmicos de elementos de aquecimento elétricos são usados em equipamentos de aquecimento e sistemas de fornos para fusão, manutenção e transferência de alumínio na indústria de fundição. Devido à excelente resistência ao choque térmico, podem ocorrer rápido aquecimento e resfriamento do elemento de suporte de mulita porosa.

A mulita apresenta temperaturas de aplicação de até 1350°C e refratariedade de até 1250°C, dependendo da carga. Estes elementos de suporte feitos de mulita porosa podem ser utilizados em praticamente qualquer tipo de aquecimento elétrico e aplicação em forno, incluindo fundição de alumínio, recozimento e tratamento térmico de vidro.

Outra aplicação da mulita porosa na indústria de não ferrosos é como tubos de proteção dos elementos de aquecimento da fundição de alumínio, que protegem os elementos de aquecimento de respingos de alumínio. Esses tubos têm a resistência ao choque térmico adequada, e não reagem com os elementos de aquecimento.

Alumina

A versatilidade dos produtos baseados em alumina na construção de fornos é incomparável. A alumina de alta pureza (99,8%) pode ser utilizada utilizada até a faixa de 1700°C, exibindo uma excelente resistência mecânica, condutividade térmica e resistividade elétrica. Formas de parede fina devem ser produzidas para garantir a adequada resistência ao choque térmico. A alumina também é resistente a muitas formas de ataque químico, incluindo o hidrogênio e gases redutores. Exemplos de aplicações para alumina incluem:

– Poços de proteção e isoladores de termopares utilizados em conjunto com platina para sensores de alta temperatura (Fig. 3);
– Isoladores ou espaçadores em fornos de tratamento térmico;
– Tubos de combustão;
– Tubos de laser;
– Eixos;
– Placas;
– Discos;
– Formas especiais.

Componentes de alumina do forno podem ser produzidos utilizando todos os processos de produção de cerâmica acima mencionados.

Carbeto de Silício

Outrora pensado principalmente como um abrasivo, a utilidade do carbeto de silício tem se expandido nas últimas décadas.

Tubos de SiC podem ser usados para proteger termopares que estão imersos em alumínio fundido. Os tubos podem ser feitos com paredes grossas para proporcionar máxima resistência mecânica.

O SiC é bem adequado para aplicações a altas temperaturas, devido à sua elevada condutividade térmica e à excelente resistência ao choque térmico.

Sílica Fundida

Este material tem uma expansão térmica muito baixa e pode ser usado de forma contínua a temperaturas de até 1000°C. As aplicações incluem tubos para vazamento contínuo e cadinhos para fundição que exigem excelente resistência de choque térmico.

Resumo

As cerâmica em uma variedade de formas são utilizadas diariamente pela comunidade de tratamento térmico. Sem as cerâmicas e desenvolvimentos regulares na indústria, o processamento de alta temperatura seria muito mais desafiador. Dos termopares e elementos de proteção de fornos até os tubos e cadinhos, as propriedades das cerâmicas são fundamentais para muitas das operações que realizamos continuamente.

Para mais informações, contate Bill Bolt, Ceramica Solutions, Inc., Texas, EUA; +1-936-588-2646; wilbolt@netzero.net; www.ceramicsolutionsconroe.com.

 

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