Bài giảng Vật liệu nhiệt lạnh: Chương 2 - TS. Hà Anh Tùng

Trong các ngành công nghiệp đòi hỏi hoạt động ở nhiệt độ cực cao như luyện kim, nhiệt điện, sản xuất sành sứ và thủy tinh, việc sử dụng vật liệu có khả năng chống chịu điều kiện khắc nghiệt là yếu tố then chốt. Vật liệu chịu lửa (VLCL) đóng vai trò không thể thiếu trong việc xây dựng các thiết bị công nghiệp như lò nung, ghi đốt, đảm bảo sự ổn định và hiệu quả hoạt động lâu dài. Tài liệu này cung cấp một cái nhìn tổng quan về VLCL, đi sâu vào phân loại, các tính chất cơ bản và đặc tính ứng dụng của một số loại vật liệu chịu lửa phổ biến. Sự hiểu biết về VLCL là nền tảng để tối ưu hóa thiết kế và vận hành các hệ thống công nghiệp nhiệt độ cao.

Kỹ sư vật liệu, kỹ sư hóa học, kỹ sư luyện kim, sinh viên ngành công nghệ vật liệu, kỹ thuật nhiệt và những nhà nghiên cứu, chuyên gia làm việc trong các ngành công nghiệp sản xuất yêu cầu vật liệu chịu nhiệt cao như thép, xi măng, gốm sứ, thủy tinh và năng lượng.

Tài liệu này trình bày chuyên sâu về vật liệu chịu lửa (VLCL), định nghĩa chúng là những vật liệu thiết yếu được sử dụng trong các thiết bị công nghiệp hoạt động trên 1000°C như lò luyện kim, nhà máy nhiệt điện, sản xuất thủy tinh và xi măng. Nội dung bắt đầu bằng việc phân loại VLCL một cách hệ thống theo thành phần hóa lý (silic, aluminosilicat, manhêdi, crômit, zircôn, cácbon, cacbua nitrua, oxyt), độ chịu lửa (thường, cao, rất cao) và hình dạng kích thước. Phần tiếp theo đi sâu vào bảy tính chất cơ bản quan trọng của VLCL, bao gồm độ chịu lửa – khả năng chống nóng chảy ở nhiệt độ cao, được xác định bằng phương pháp côn; độ bền cơ học ở nhiệt độ cao – khả năng chống biến dạng dưới tải trọng; độ bền nhiệt (bền xung nhiệt) – khả năng chống chịu dao động nhiệt độ đột ngột; tính ổn định thể tích ở nhiệt độ cao – liên quan đến sự co phụ, nở phụ và biến đổi thành phần pha; độ bền xỉ – khả năng chống ăn mòn và phá hủy bởi môi trường nóng chảy, khí hoặc bụi; độ dãn nở nhiệt – sự thay đổi kích thước khi nhiệt độ tăng; và độ dẫn nhiệt – khả năng truyền nhiệt. Mỗi tính chất đều được giải thích rõ ràng kèm theo phương pháp xác định và minh họa. Cuối cùng, tài liệu giới thiệu chi tiết về đặc tính, nguyên liệu sản xuất, kỹ thuật và phạm vi ứng dụng của một số loại VLCL thường gặp. Cụ thể là DINAT (chứa SiO2 cao, bền với xỉ axit, dùng trong lò cốc hóa, luyện kim, thủy tinh), SAMỐT (aluminosilicat phổ biến nhất, gạch trung tính/kiềm yếu, ứng dụng rộng rãi trong các lò công nghiệp silicat, luyện kim gang thép) và CAO ALUMIN (Corun, chất lượng cao nhất trong nhóm aluminosilicat, độ bền vượt trội, dùng trong công nghiệp điện, vật liệu mài), MANHÊDI (kiềm tính điển hình, độ chịu lửa cao, dùng trong lò điện, nấu thép, luyện kim bazơ). Những thông tin này có ý nghĩa quan trọng trong việc lựa chọn và tối ưu hóa vật liệu cho từng ứng dụng công nghiệp cụ thể.