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 fokos, mint például a nióbium, króm, cirkónium, volfrám, tantál stb., szintén tűzálló anyagoknak számítanak.
A tűzálló anyagokat kemencékben, kemencékben, szemétégetőkben és reaktorokban használják. A tűzálló anyagokat üveg- és fémöntéshez használt tégelyek és öntőformák, valamint rakétakilövő szerkezetek biztosítórendszereinek burkolatában is használják. Ma az acélipar és a fémöntőipar az összes tűzálló anyag hozzávetőleg 60%-át használja fel.
Tűzálló anyagok jellemzői
A tűzálló anyagoknak kémiailag és fizikailag stabilnak kell lenniük magas hőmérsékleten. A működési környezettől függően hősokkállónak, kémiailag közömbösnek és/vagy meghatározott hővezető- és hőtágulási tényezővel kell rendelkezniük.
Az alumínium (alumínium-oxid), a szilícium (szilícium-dioxid) és a magnézium (magnézium-oxid) oxidjai a tűzálló anyagok gyártásához használt legfontosabb anyagok. A tűzálló anyagokban gyakran előforduló másik oxid a kalcium (mész) oxid. A tűzálló agyagot széles körben használják a tűzálló anyagok gyártásában is.
A tűzálló anyagokat az adott körülmények alapján kell kiválasztani. Egyes alkalmazások speciális tűzálló anyagokat igényelnek. A cirkóniát akkor használják, ha az anyagnak rendkívül magas hőmérsékletnek kell ellenállnia. A szilícium-karbid és a szén (grafit) két másik tűzálló anyag, amelyet nagyon kemény hőmérsékleti körülmények között használnak, de nem érintkezhetnek oxigénnel, mert oxidálódnak és égnek.
A bináris vegyületek, például a volfrám-karbid vagy a bór-nitrid nagyon tűzállóak lehetnek. A karbonit az ismert legtűzállóbb bináris vegyület, olvadáspontja 3890 fok. A tantál-hafnium-karbid háromkomponensű vegyület olvadáspontja az egyik legmagasabb az összes ismert vegyület közül (4215 fok).
A tűzálló anyagok a következő funkciókhoz használhatók:
Hőzáróként működik a hőközeg és a tartály fala között
Ellenáll a fizikai nyomásnak, és megakadályozza, hogy a hőközeg erodálja a tartály falát
Korróziógátló
Biztosítson hőszigetelést
A tűzálló anyagoknak számos hasznos alkalmazása van. A kohászati iparban tűzálló anyagokat használnak kemencék, kemencék, reaktorok és egyéb forró közegeket, például fémeket és salakot tartalmazó és szállító edények bélelésére. A tűzálló anyagoknak más magas hőmérsékletű alkalmazásai is vannak, például égetőfűtők, hidrogénreformerek, ammóniás primer és szekunder reformerek, krakkoló kemencék, közüzemi kazánok, katalitikus krakkolóegységek, légfűtők és kénes kemencék.
