Tulenkestävät tiilet ovat tiiliä, jotka on kehitetty kestämään korkeita lämpötiloja. Tulenkestävät tiilet, joita kutsutaan myös palotiileiksi, valmistetaan tulenkestävästä materiaalista, jolla on korkea sulamispiste ja jotka kestävät lämpörasitusta. Vaikka tulenkestävien tiilien ensisijainen tarkoitus on lämmönkestävyys, niiden lämmönjohtavuus on alhainen, mikä tekee niistä energiatehokkaampia kuin muut tulenkestävät materiaalit. Tulenkestäviä tiiliä käytetään yleisimmin korkeissa lämpötiloissa, mutta on tilanteita, joissa insinöörit käyttävät niitä alhaisissa lämpötiloissa niiden eristysominaisuuksien, kemiallisen kestävyyden ja rakenteellisen eheyden vuoksi.
Tulenkestävät tiilet eivät hajoa lämmön, paineen tai kemikaalien vaikutuksesta. Ne ovat osa suurempaa aineryhmää, jonka materiaalitiede määrittelee tulenkestäväksi materiaaliksi. Tulenkestävät tiilet ovat osa tulenkestävän materiaalin "muotoiltua" alaryhmää.
Yleiset tulenkestävät tiilityypit
Tulenkestävällä tiilellä on lukuisia käyttökohteita, joten valmistajat ovat luoneet erityyppisiä tiiliä kestämään tietyt olosuhteet. Yleisimmät materiaalit, joita he käyttävät palotiilien valmistuksessa, ovat alumiinioksidi, piidioksidi, magnesiumoksidi ja palosavi. Eri suhteissa sekoitettuina nämä materiaalit muodostavat kolme pääasiallista tulenkestävää tiilityyppiä: hapan tulenkestävät tiilet, emäksiset tulenkestävät tiilet ja neutraalit tulenkestävät tiilet.
Luettelossa on joitain yleisimpiä tulenkestäviä tiilityyppejä näissä kolmessa laajassa kategoriassa.
Fire Savitiilet
Valmistajat valmistavat tulisavitiiliä käyttämällä murskatun saven, hiekan, piidioksidin ja alumiinioksidin yhdistelmää. Rakentajat käyttävät tulenkestäviä savitiiliä kohtalaisen lämpötilan sovelluksissa, kuten tulisijoissa, uuneissa, uuneissa ja savupiipuissa. Ne kestävät jopa 1600 celsiusasteen kuumuutta. Tämä on yleisin ihmisten käyttämä tulenkestävä tiilityyppi.
Korkeat alumiinioksiditiilet
Korkean alumiinioksidin tiilet ovat ihanteellisia korkeissa lämpötiloissa, kuten teräksen valmistuksessa ja polttolaitoksissa, koska niillä on hyvä lämmönkestävyys ja kemiallisen eroosion kesto. Kuten nimestä voi päätellä, alumiinioksidi on pääkomponentti korkean alumiinioksidin tiilissä.
Piidioksidi tiilet
Erittäin puhdas piidioksidi tai piidioksidi on piidioksiditiilien pääkomponentti. Tämän tyyppisellä tulenkestävällä tiilellä on korkea sulamispiste ja lämpötilankesto jopa 2000 celsiusastetta. Näillä tiileillä on myös korkea haponkestävyys, joten ne sopivat ihanteellisesti lasinvalmistusuuneihin, kuparinsulatusuuneihin ja avouuniteräsuuneihin.
Magnesia tiilet
Magnesiumoksidista koostuva fireclay on magnesiumoksiditiilien pääkomponentti. Valmistajat käyttävät tätä tiiliä ensisijaisesti sen vuoksi, että se kestää kuonaa, mukaan lukien kalkki- ja rautapitoiset kuonat. Näillä tiileillä on laajin käyttökohde terästeollisuudessa. Ne kestävät jopa 2100 celsiusasteen lämpötiloja.
Kromi tiilet
Valmistajat rakentavat kromitiiliä palosavesta, joka sisältää kromirautamalmia, rautaoksidia, bauksiittia ja piidioksidia. Näillä tiileillä on suurin käyttökohde syövyttävissä ympäristöissä. Tämä voi sisältää tiettyjä alueita uunissa tai uunissa. Ne kestävät jopa 2000 celsiusasteen lämpötiloja.
Hiilitiilet
Hiilitiilet ovat neutraaleja tulenkestäviä tiiliä, jotka koostuvat korkealaatuisista hiilistä, mukaan lukien antrasiitista, koksista, grafiitista ja sideaineesta. Hiilitiileillä on erinomainen iskunkesto, alhainen lämmönjohtavuus ja korkea lämpötilan ja eroosion kesto. Hiilitiilien ensisijainen käyttökohde on metallurginen teollisuus.
Zirkonia tiilet
Zirkoniatiilet ovat eräänlainen haponkestävä tiili, ja ne koostuvat zirkoniumdioksidista. Näillä tiileillä on erinomainen iskunkesto ja alhainen lämmönjohtavuus. Suunnittelijat käyttävät näitä tiiliä siellä, missä nopeat lämpötilan muutokset vaativat niiden vakautta. Näitä sovelluksia ovat metallurgiset uunit, lasiuunit ja keraamiset uunit.
Eristävät tiilet
Eristystiilet on valmistettu huokoisista materiaaleista, joten ne ovat kevyitä tulenkestäviä tiiliä. Niillä on myös alhainen lämmönjohtavuus, joten ne ovat ihanteellisia minimoimaan lämpöhäviön. Tulisavitiiliin verrattuna näillä on pienempi tiheys ja suurempi lämmönkestävyys. Eristäviä tulenkestäviä tiiliä on laaja valikoima. Eristystiilet ovat usein kustannustehokas vaihtoehto muihin tulenkestäviin tiileihin verrattuna.
Tulenkestävän tiilin ominaisuudet ja ominaisuudet
Tulenkestäviä tiiliä muodostavan materiaalin laatu ja ominaisuudet mahdollistavat niiden menestymisen korkeissa lämpötiloissa.
Korkea sulamispiste – materiaaleilla, jotka muodostavat tulenkestävien tiilien pohjan, kuten piidioksidilla, hiilellä, alumiinioksidilla, zirkoniumoksidilla, magnesiumoksidilla ja kromioksidilla, on kaikilla korkea sulamispiste. Tämän perusmateriaalin koostumuksen ansiosta tiilet voivat säilyttää rakenteellisen eheytensä erittäin korkeissa lämpötiloissa. Lämpöstabiilisuus – Tulenkestävät tiilet kestävät nopeita lämpötilan muutoksia halkeilematta tai rikkoutumatta. Tämä on arvokas laatu sovelluksissa, kuten lasi-, teräs- ja keramiikkateollisuudessa, joissa lämmitys ja jäähdytys ovat olennainen osa tuotantoprosessia. Kemiallinen kestävyys – Tietyt tulenkestävät tiilet säilyttävät rakenteellisen eheyden, kun ne altistuvat kemiallisille aineille. Tämä tekee niistä arvokkaita sovelluksissa, jotka ovat alttiina syövyttäville aineille ja kuonalle. Lämmöneristys – Joillakin tulenkestävillä tiileillä on alhainen lämmönjohtavuus. Tämän ansiosta ne voivat minimoida lämmönsiirron, vähentää energiahävikkiä ja ylläpitää lämpötilan vakautta. Tulenkestävät tiilet, kuten eristystiilet, tarjoavat tehokkaan eristyksen korkeissa lämpötiloissa. Mekaaninen lujuus – Tulenkestävät tiilet ovat rakenteellisesti kestäviä, minkä ansiosta ne kestävät halkeilua ja rasitusta jatkuvan käytön ja kulumisen aikana. Kulutuskestävyys – Monet tulenkestävien tiilien sovellukset altistavat ne virtaaville materiaaleille tai mekaanisille vaikutuksille. Nämä tiilet kestävät tätä jatkuvaa hankausta, joten ne kestävät pidempään ja kestävät paremmin. Huokoisuus/tiheys – Tietyntyyppisillä tulenkestävällä tiilellä on erilainen huokoisuus, mikä määrittää niiden kyvyn vastustaa kaasun tai nesteiden tunkeutumista. Tiheillä tiileillä on korkeampi kaasun ja kemikaalien kestävyys, mutta huokoisilla tiileillä on paremmat eristysominaisuudet. Rakenteellinen eheys – Tulenkestävät tiilet säilyttävät muotonsa ankarimmissa kemiallisissa ja korkeimmissa lämpötiloissa. Tämä laatu takaa tulenkestävän vuorauksen pitkäikäisyyden.
Tulenkestäviä tiiliä koskevat sovellukset
Tulenkestävien tiilien ominaisuudet tarkoittavat, että ne sopivat monenlaisiin sovelluksiin, joihin liittyy korkeita lämpötiloja ja ankaria olosuhteita.
Terästeollisuus
Terästeollisuus on tulenkestävien tiilien ensisijainen käyttäjä sovelluksissa, kuten masuuneissa, terässangoissa ja teräsmuuntimissa. Tulenkestävät tiilet vuoraavat tämän laitteen seinät, katot ja lattiat, jotta ne kestävät korkeita lämpötiloja ja teräksen valmistukseen liittyviä kemiallisia reaktioita.
Lasiteollisuus
Tulenkestäviä tiiliä käytetään lasinvalmistusuuneissa ja lasinsulatussäiliöissä. Ne tarjoavat eristyksen ja kestävyyden sulan lasin syövyttäviä ominaisuuksia vastaan. Tulenkestävät tiilet säilyttävät rakenteellisen eheytensä myös lasin lämmityksen ja jäähdytyksen lämpötilan muuttuessa.
Ei-rautametalliteollisuus
Värimetalliteollisuudella tarkoitetaan metalleja, jotka eivät sisällä rautaa tai joiden rautapitoisuus on alhainen. Tulenkestävät tiilet ovat yleisiä ei-rautametalliteollisuudessa, koska näillä metalleilla on korkea sulamispiste, syövyttävää kemiallista jätettä ja laaja valikoima erilaisia ominaisuuksia, jotka vaativat tiililtä monipuolisuutta.
Petrokemian teollisuus
Valmistajat käyttävät tulenkestäviä tiiliä petrokemian teollisuudessa yleisissä katalyyttiskrakkausyksiköissä ja eteeniuuneissa. Tulenkestävällä tiilellä on vahva korroosion- ja kulutuskestävyys sekä kemiallinen stabiilisuus, joka vaaditaan uunien pitkäikäisyyden varmistamiseksi. Niissä on myös lämpöeristys, jota tarvitaan lämpötilojen säätelyyn, prosessien tehokkuuden optimointiin ja polttoaineenkulutuksen vähentämiseen.
Sähköntuotantoteollisuus
Voimantuotantolaitokset käyttävät tulenkestäviä tiiliä kattiloiden, polttolaitosten ja muiden korkean lämpötilan laitteiden vuoraukseen. Tämä eristää tämän laitteen ja suojaa herkkiä koneita ja rakenteita korkeilta lämpötiloilta.
Keramiikka- ja sementtiteollisuus
Keramiikka- ja sementtitehtaissa käytetään tulenkestäviä tiiliä uuneissa keramiikan, keramiikan, tiilien ja sementtilohkojen polttamiseen.
Valimot
Valimot käyttävät tulenkestäviä tiiliä uuneissa ja upokkaissa, joita käytetään sulan metallin sulattamiseen ja kaatamiseen.
Tulenkestävien tiilien fyysiset ominaisuudet
Muoto – Tulenkestävät tiilet ovat yleensä neliön tai suorakaiteen muotoisia. Tämä mahdollistaa helpon pinoamisen, kohdistamisen ja vakauden. On myös erityisiä tiilimuotoja, kuten pyöreitä, kaarevia tai kiiloja tiettyihin sovelluksiin. Koko – Tulenkestäviä tiiliä on saatavana erikokoisina, mutta standardoituina asennuksen helpottamiseksi. Tyypillinen tulenkestävän tiilen mitat ovat 9 x 4,5 x 2,5 tuumaa (PxLxK) tai 230 mm x 115 mm x 75 mm. Paino – Tulenkestävän tiilin paino vaihtelee suuresti tiilen tarkan materiaalin mukaan. Tyypillisesti eristävät tiilet ovat kevyimpiä tulenkestäviä tiiliä, ja niiden paino vaihtelee välillä 2,2-6,6 lb (1kg-3kg) tiiliä kohti. Kromitiilet ovat raskaita tiheän koostumuksensa vuoksi. Ne vaihtelevat 8,8-17,6 lb (4kg-8kg) tiiliä kohden. Väri – Tulenkestävien tiilien väri vaihtelee materiaalin mukaan. Yleisiä värejä ovat vaaleankeltainen, beige, vaaleanharmaa, luonnonvalkoinen ja musta. Pintarakenne – Tulenkestävät tiilet ovat kiinteitä ja kompakteja. Niiden pinta voi olla sileä, hieman karkea tai kuvioitu valmistusmenetelmästä tai tiilityypistä riippuen. Pintakuvio – Joidenkin tulenkestävissä tiileissä on kuvioita tai merkintöjä niiden pinnalla valmistusprosessin vuoksi. Nämä merkinnät voivat auttaa kohdistamisessa asennusvaiheessa. Puristuslujuus – Tulenkestävien tiilien puristuslujuus vaihtelee niiden materiaalin mukaan. Yleensä tulenkestävien tiilien puristuslujuus vaihtelee muutamasta sadasta paunasta neliötuumaa kohti (psi) useisiin tuhansiin (psi). Eristystiileillä on alhaisin puristuslujuus 300 psi – 2000 psi. Kromitiileillä on suurin puristuslujuus 10 000 psi – 30 000 psi. Kosteuden absorptio – Insinöörit suunnittelevat tulenkestävät tiilet siten, että niiden kosteuden imeytyminen on alhainen minimoimaan sen kielteiset vaikutukset niiden suorituskykyyn. Kuten kaikki fysikaaliset ominaisuudet, absorptio riippuu tulenkestävän tiilen tarkasta materiaalista, mutta niiden kaikkien kosteuden absorptionopeus on 1–6%. Eristystiileillä on huokoisen luonteensa vuoksi korkein absorptioalue, joka on 2–6 %.
