ยิ่งค่ารูพรุนของคอรันดัมตารางต่ำยิ่งดีใช่หรือไม่?
ความพรุนของคอรันดัมแบบตาราง ไม่ได้หมายความว่า “ยิ่งต่ำยิ่งดี”เสมอไป แต่จำเป็นต้องพิจารณาอย่างครอบคลุมโดยพิจารณาจาก สถานการณ์การใช้งานเฉพาะและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของแกนกลางระดับความพรุนส่งผลโดยตรงต่อตัวชี้วัดสำคัญต่างๆ เช่น การนำความร้อน ความแข็งแรง และความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุ และข้อกำหนดด้านความพรุนก็แตกต่างกันอย่างมากในแต่ละสถานการณ์
1. ก่อนอื่นต้องชี้แจงให้ชัดเจนว่า “รูพรุน” ของคอรันดัมรูปตารางคืออะไร?
คอรันดัมแบบตารางเป็นวัสดุทนไฟที่ทำจากอัลฟา-อะลูมินา (Al₂O₃) ความบริสุทธิ์สูง เผาผนึกที่อุณหภูมิสูง มีรูพรุนอยู่บ้าง (ทั้งรูพรุนเปิดและรูพรุนปิด) โดยทั่วไปแล้ว ความพรุนหมายถึง “ความพรุนเชิงปริมาตร” ซึ่งเป็นเปอร์เซ็นต์ของปริมาตรรูพรุนในปริมาตรทั้งหมดของวัสดุ และเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดหลักในการวัดความหนาแน่นของโครงสร้างจุลภาค
2. ข้อดีของ “รูพรุนต่ำ”: ในกรณีใดบ้างที่จำเป็นต้องใช้รูพรุนต่ำ?
เมื่อสถานการณ์การใช้งานมีข้อกำหนดสูงในเรื่อง ความต้านทานการกัดกร่อน ความแข็งแรงสูง และค่าการนำความร้อนต่ำ (ในบางกรณี)คอรันดัมแบบตารางที่มีความพรุนต่ำจะมีข้อได้เปรียบมากกว่า สถานการณ์ทั่วไป ได้แก่:
- อุตสาหกรรมเหล็กและเหล็กกล้า: อิฐบุผิว/วัสดุหล่อแบบใช้ทัพพีและทอนด์ดิช
เหล็กหลอมเหลวและตะกรันมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง ความพรุนต่ำหมายถึงมี “ช่อง” น้อยลงภายในวัสดุ ซึ่งช่วยลดการแทรกซึมของตะกรันและการกัดกร่อนของเหล็กหลอมเหลว ช่วยยืดอายุการใช้งานของอิฐบุผิว ขณะเดียวกัน ความพรุนต่ำยังช่วยเพิ่มความแข็งแรงของวัสดุที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิสูง ป้องกันการแตกร้าวเนื่องจากโครงสร้างหลวมที่อุณหภูมิสูง - การถลุงโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก: เตาหลอมโลหะและแผ่นบุเซลล์อิเล็กโทรไลต์
โลหะที่ไม่ใช่เหล็กหลอมเหลว (เช่น อะลูมิเนียม ทองแดง) และอิเล็กโทรไลต์มีแนวโน้มที่จะเกิดการแทรกซึมได้ ความพรุนต่ำช่วยลดความเสี่ยงของ “การกัดกร่อนจากการแทรกซึม” และเพิ่มความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (ลดความเข้มข้นของความเค้นจากความร้อนที่เกิดจากรูพรุน) - เตาเผาอุณหภูมิสูง: อิฐทนไฟสำหรับโซนเผาที่อุณหภูมิสูง
วัสดุที่มีรูพรุนต่ำจะมีความหนาแน่นสูงกว่า ทนต่อภาระอุณหภูมิสูงที่สูงกว่า 1,700°C และลดการหดตัวของปริมาตรที่อุณหภูมิสูง (การหดตัวจากการเผาซ้ำต่ำ) ช่วยให้มั่นใจถึงเสถียรภาพของโครงสร้างของเตาเผา
3. ความจำเป็นของ “ความพรุนสูง”: ในสถานการณ์ใดที่ความพรุนต่ำไม่เหมาะสม?
เมื่อสถานการณ์การใช้งานต้องการ ความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรุนแรง ฉนวนกันความร้อน และการซึมผ่านของอากาศความแน่นที่สูงเกินไป (ความพรุนต่ำเกินไป) จะกลายเป็นข้อเสียเปรียบ ในกรณีเช่นนี้ ควรใช้คอรันดัมแบบตารางที่มีความพรุนปานกลางถึงสูง:
- สถานการณ์ที่ต้องการความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว: ประตูเตาเผาและชิ้นส่วนต่างๆ ที่ต้องรับความร้อน/ความเย็นอย่างรวดเร็ว
วัสดุที่มีรูพรุนต่ำจะมีค่าการนำความร้อนสูง ในระหว่างรอบการสลับร้อนและเย็นที่อุณหภูมิสูง ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างภายในและภายนอกที่สูงอาจทำให้เกิดความเครียดทางความร้อนสูงได้ง่าย ซึ่งทำให้วัสดุแตกร้าว ในทางตรงกันข้าม ความพรุนระดับปานกลางถึงสูง (ปกติ 15%-25%) สามารถ “ลดความเครียดทางความร้อน” ผ่านรูพรุนได้ ช่วยเพิ่มความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (เช่น การบุอิฐสำหรับบริเวณดับไฟของเตาเผาเซรามิก) - สถานการณ์ฉนวนกันความร้อน: ชั้นฉนวนเตาเผาอุณหภูมิสูง
รูพรุน (โดยเฉพาะรูพรุนแบบปิด) ขัดขวางการถ่ายเทความร้อน คอรันดัมแบบตารางที่มีความพรุนสูง (มักผสมกับมวลรวมน้ำหนักเบา) มีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าและมีประสิทธิภาพในการเป็นฉนวนที่ดีกว่า การใช้วัสดุที่มีความพรุนต่ำจะนำไปสู่การกระจายความร้อนออกจากเตาเผาอย่างรวดเร็วและการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น - สถานการณ์ที่ต้องการการซึมผ่านของอากาศ: วัสดุกรองและอิฐที่ซึมผ่านได้
ในการใช้งาน เช่น การกรองโลหะหลอมเหลวที่ไม่ใช่เหล็ก และการกวนเหล็กหลอมเหลวโดยการฉีดก๊าซ วัสดุจำเป็นต้องมีการซึมผ่านของอากาศในระดับหนึ่ง ณ เวลานี้ จำเป็นต้องควบคุมความพรุนให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม (เช่น 20%-30%) เพื่อให้มั่นใจว่าของเหลวจะไหลผ่านได้โดยไม่รั่วไหล ความพรุนต่ำจะปิดกั้นช่องทางที่ซึมผ่านของอากาศโดยตรง
