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- Introdução ao mobiliário para fornos de carboneto de silício
- Classificação por métodos de ligação
- Principais tipos e especificações de produtos
- Indicadores de desempenho técnico
- Aplicações em todos os sectores
- Diretrizes de instalação e manutenção
- Estudos de casos e tendências do sector
1. Introdução ao mobiliário de forno de carboneto de silício
O mobiliário para fornos de carboneto de silício (SiC) é um componente crítico em processos industriais de alta temperatura, oferecendo uma estabilidade térmica, força mecânica e resistência à corrosão inigualáveis. Amplamente utilizado nos sectores da cerâmica, metalurgia e energia renovável, o mobiliário de SiC para fornos inclui esticadores, placas de batedura, bicos de queimador, vigas e rolos. Este guia explora os seus tipos, especificações técnicase aplicaçõesA empresa está a desenvolver um sistema de gestão da qualidade, que utiliza os conhecimentos das normas da indústria e das práticas de fabrico avançadas.
2. Classificação por métodos de ligação
O mobiliário de forno de SiC é classificado com base nas técnicas de colagem, que influenciam diretamente o desempenho e o custo.
| Tipo de ligação | Caraterísticas principais | Temperatura máxima de serviço (°C) | Produtos comuns |
|---|---|---|---|
| Ligado por argila | Baixo custo, produção simples; resistência limitada a altas temperaturas | 1400-1500 | Saggars, placas de batt |
| Ligado por óxido | Aglutinante Al₂O₃/SiO₂; resistência melhorada ao choque térmico | 1600 | Vigas de forno, colunas |
| Ligado a nitreto | Ligações Si₃N₄; elevada resistência mecânica, ideal para aquecimento cíclico | 1600-1800 | Bicos do queimador, rolos |
| Recristalizado (RBSiC) | SiC puro; densidade ultra-alta, 10 a 20 vezes mais forte do que o SiC ligado a argila | 2200-2500 | Tubos e esticadores de alto desempenho |
3. Principais tipos e especificações de produtos
3.1 Sagagres de carboneto de silício (RBSiC/SiSiC)
- Função: Proteger as cerâmicas/metais durante a sinterização.
- Especificações:
- Teor de Al₂O₃: <1% (RBSiC de alta pureza).
- Densidade: ≥2,6 g/cm³.
- Condutividade térmica: 40-120 W/m-K.
- Aplicações: Sinterização de cátodos de baterias (Li-ion), cerâmica de precisão.
3.2 Placas de carboneto de silício
- Conceção: Placas planas para empilhar louça cerâmica.
- Vantagens:
- Suavidade da superfície: Minimiza a aderência do produto.
- Resistência ao choque térmico: Suporta oscilações de temperatura de 300°C/hora.
- Notas: RBSiC (carga elevada), SiSiC (económico).
3.3 Bicos de queimador de carboneto de silício
- Desempenho:
- Resistência à oxidação: Estável em atmosferas oxidantes a 1600°C.
- Resistência à erosão: Ideal para sistemas de combustão de carvão/biomassa.
- Personalização: Disponível em modelos com vários orifícios para uma distribuição uniforme da chama.
3.4 Componentes estruturais (vigas, pilares, rolos)
- Vigas:
- Capacidade de carga: 1,5-3 toneladas/m² (ligado por nitreto).
- Aplicações: Plataformas de vagonetas de fornos, suportes de fornos.
- Rolos:
- Tolerância de circularidade: ±0,1 mm (para linhas de têmpera de vidro).
4. Indicadores de desempenho técnico
| Parâmetro | Norma de ensaio | Gama RBSiC | Gama SiSiC |
|---|---|---|---|
| Porosidade | ASTM C20 | 15-20% | 10-15% |
| Força de esmagamento a frio | ASTM C133 | 150-250 MPa | 80-150 MPa |
| Expansão térmica | ASTM E228 | 4,5×10-⁶/°C (RT-1000°C) | 4.3×10-⁶/°C |
| Condutividade térmica | ASTM C201 | 100-120 W/m-K | 40-60 W/m-K |
5. Aplicações em todos os sectores
5.1 Fabrico de cerâmica
- Papel: Reduzir o consumo de energia do forno em 30% através de placas de SiC leves.
- Caso: Substituição dos tabuleiros de alumina por placas de SiSiC na produção de louça sanitária.
5.2 Energias renováveis
- Solar/PV: Rolos de SiC para recozimento de bolachas de silício.
- Baterias: Balancins RBSiC para sinterização de cátodo de lítio (1600°C).
5.3 Metalurgia e química
- Revestimentos para fornos: Vigas ligadas por nitretos em fundições de alumínio.
- Permutadores de calor: Tubos de SiC para arrefecimento de gases corrosivos.
6. Diretrizes de instalação e manutenção
- Instalação:
- Utilizar espaçadores à base de grafite para evitar a abrasão do contacto SiC-SiC.
- Deixar espaços de dilatação de 2-3 mm para as vigas.
- Manutenção:
- Limpar com ar comprimido; evitar água para evitar choques térmicos.
- Verificar a existência de fissuras a cada 50 ciclos de aquecimento.
7. Estudos de casos e tendências do sector
7.1 Caso: Saggers de elevado desempenho na produção de baterias para veículos eléctricos
- Desafio: Falha frequente dos esticadores de alumina a 1500°C.
- Solução: Balancins RBSiC com teor de SiC 99%.
- Resultado: Vida útil alargada de 50 para 200 ciclos.
7.2 Tendências emergentes
- Aumento da procura: Mobiliário de forno de SiC na produção de semicondutores de SiC (2025-2030).
- Sustentabilidade: Reciclagem de componentes de SiC usados em abrasivos.
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