실리콘 카바이드 대 흑연 도가니 - 차이점은 무엇인가요?

소개

밀도 및 내열성을 포함한 속성은 다음과 같이 비교됩니다.  실리콘 카바이드 대 흑연 도가니. 흑연의 밀도는 약 1.8~2.1g/cm³이며 최대 3000°C의 온도에서도 파괴되지 않습니다. 따라서 SiC 도가니는 밀도가 3.1g/cm³에 가깝고 약 1600°C에서도 잘 견딥니다. 두 가지 모두 뜨거운 용광로에서 사용됩니다. 각 도가니가 금속 용해에 어떤 역할을 하는지 알아보세요.

흑연 도가니란 무엇인가요?

흑연 도가니 3000°C에 도달합니다. 뜨거워요! 알루미늄과 구리를 녹입니다. 밀도가 1.8g/cm³로 가볍습니다. 다음을 사용하기 때문에 강합니다. SiO₂ 코팅. 이 소재는 200W/m- K의 열 흐름을 가지고 있으며 용융 능력이 뛰어납니다.

실리콘 카바이드 도가니란 무엇인가요?

실리콘 카바이드 도가니는 1600°C에 달합니다. 하지만 모스 척도에서 9등급으로 더 단단합니다. 중간 비교인 "흑연 도가니와 탄화규소 도가니"를 보면 이 도가니가 3.1g/cm³로 무겁다는 것을 알 수 있습니다. 이 도가니는 철 및 납 주조소에서 작동합니다. 이 도가니의 강도는 300MPa입니다.

흑연 도가니와 실리콘 카바이드 도가니 - 주요 차이점!

- 녹는점

흑연 도가니는 3,650°C에서 녹지만 SiC는 2,700°C에서 멈춥니다. 이를 위해서는 용광로를 변경해야 합니다. 흑연 도가니와 실리콘 카바이드 도가니를 비교하면 SiC가 더 빨리 가열되는 것을 알 수 있습니다. 둘 다 금속을 녹이는 방식이 다릅니다.

고열 작업이지만 온도가 다르므로 용광로와 합금에 따라 적절하게 작동할 수 있습니다.

- 내화학성

강산은 SiC로 쉽게 처리할 수 있습니다. 불소는 해를 끼치지 않습니다. 여기서 흑연은 그렇게 잘 작동하지 않습니다. 흑연 도가니와 실리콘 카바이드 도가니를 비교하면 SiC가 화학 물질에 더 잘 견디는 것을 알 수 있습니다.

용융 소금이 관련되어 있을 때 유용합니다. 용광로에서 하는 일에 따라 서로 다른 금속이나 화학 물질에 모두 맞출 수 있습니다.

- 머티리얼 다공성

흑연은 다공성이 10% 더 높기 때문에 가스가 더 쉽게 통과합니다. 금속을 녹일 때 가스가 SiC에 침투할 수 없습니다. 이는 금속이 순수하게 유지되는 데 도움이 됩니다. 흑연 도가니와 실리콘 카바이드 도가니 비교를 보면 SiC의 다공성이 순도에 더 유리하다는 것을 알 수 있습니다. 이러한 설정에서 흑연을 사용하면 가스가 공정을 약화시킬 수 있습니다.

- 전기 전도도

SiC는 전기 저항성이 있고 흑연은 전기 전도성이 있습니다. SiC는 1.0e+06 Ω-cm, 흑연은 10⁶ Ω-cm, 105 S/m입니다. In 전기로 이것은 문제입니다. 전기 아크 용융은 전도도에 따라 달라집니다.

흑연을 사용하면 전기 가열이 더 좋습니다. 전기 용해에는 부적합하지만 단열에는 더 적합합니다. 진선 카본 흑연 전극은 효율적인 아크 퍼니스 작동을 위해 전기를 더 잘 전도합니다.

- 열 안정성

최대 1,500°C의 빠른 열 변화에 도달하는 SiC는 기존 소재에 비해 극심한 열 변화를 흡수하고 방출할 수 있습니다. 온도가 변하면 흑연은 더 쉽게 깨질 수 있습니다.

이러한 이유로 SiC는 열의 급격한 변화에서도 안정적으로 작동할 수 있습니다. 그러나 각 재료는 용광로 온도에 따라 다른 용도에 적합하며, SiC는 용광로 온도가 급변할 때 최상의 성능을 제공합니다.

- 산화 저항

흑연은 450°C에서 산화되지만, SiC는 최대 1,000°C까지 견디며 더 강하게 유지됩니다. SiC는 산소에 강합니다. 산소가 많은 환경에서 이점이 있습니다. 흑연은 스스로를 보호해야 하며 그렇지 않으면 더 빨리 마모됩니다. 산화 저항성에서도 SiC는 산소가 가득한 고온의 공정에서도 손상되지 않고 그대로 유지됩니다.

- 열 흡수

SiC는 흑연(1.75J/g-K)보다 열을 덜 흡수하지만(1.23J/g-K), 열을 더 빨리 방출합니다. 이는 용융 속도를 변화시킵니다. 예를 들어 용광로 에너지는 용융 금속의 도가니 열 흡수에 영향을 받습니다.

각 재료가 열을 처리하는 방식은 다릅니다. 특정 금속 작업에 어떤 도가니를 사용해야 하는지 아는 것이 도움이 됩니다. 고성능 금속 제련의 경우 흑연 전극 30개 이상의 국가로 수출되고 있습니다.

흑연 도가니와 실리콘 카바이드 도가니 비교 표 - 주요 차이점!

흑연 도가니와 탄화 규소 도가니의 열전도율과 내열성!

- 열전달 효율

흑연은 700W/m-K로 열을 더 빠르게 이동시킵니다. SiC는 360W/m-K로 열을 전달합니다.  실리콘 카바이드 대 흑연 도가니 는 SiC가 철(Fe)을 고르게 녹인다는 것을 보여줍니다. 더 빠른 열 변화를 위해서는 흑연이 더 좋습니다. 다른 슈트는 알루미늄(Al)과 같은 다른 종류의 금속에서 작동합니다.

- 최대 작동 온도

SiC는 1600°C까지 올라가는 반면 흑연은 3000°C까지 올라갑니다. 따라서 흑연은 매우 뜨거운 작업에 적합합니다. 결국 강철처럼 녹아버립니다. SiC는 일반적인 작업을 처리합니다. 흑연 도가니와 실리콘 카바이드 도가니 논쟁의 핵심은 바로 이 온도 차이입니다.

- 보온성

흑연은 열을 더 오래 유지합니다. SiC는 0.75 J/g-K인 반면, 흑연은 0.7 J/g-K입니다. 즉, SiC가 더 빨리 냉각된다는 뜻입니다. 구리(Cu)와 같은 금속에 대해 어떻게 작용하는지도 다릅니다. 가열 시간이 오래 걸리는 경우 흑연은 탁월한 도움이 되므로 많은 공정에서 사용됩니다.

- 열 성능 저하

흑연은 고열에 강합니다. 1600°C에서 SiC는 분해되기 시작합니다. 최대 2000°C까지 견딥니다. 이러한 차이로 인해 흑연은 더 오래 지속됩니다. SiC 강렬한 열에 균열이 생깁니다. 그리고 그 수명은 열에 따라 달라집니다.

- 온도 범위

흑연은 실온에서 3000°C까지, 작동 온도는 -50°C에서 2500°C까지 안정적입니다. SiC의 온도 범위는 -20°C~1600°C입니다. 서로 다른 작업을 수행합니다.

흑연 및 탄화규소 도가니의 내구성과 기계적 강도!

- 골절 인성

흑연 도가니 4로 강합니다. MPa√m. 탄화규소(SiC) 도가니를 사용하여 9MPa√m로 더 견고합니다. 최대 1800°C의 고온 용융을 견딜 수 있습니다. 벽이 두꺼우면 균열이 생기지 않습니다. 또한 압력이 3000psi일 때 좋습니다.

- 압축 강도

무거운 짐을 운반할 수 있습니다. 흑연 40MPa에서 분쇄됩니다. SiC는 300MPa입니다. 1600°C 이상의 용융 금속은 이를 통해 보호됩니다. SiC 도가니는 더 두껍습니다. 용융을 통해 지속됩니다. 1000kg/cm²의 압력에서도 작동합니다.

- 내마모성

도가니의 내마모성은 최대 1650°C입니다. 실리콘 카바이드는 더 오래 지속됩니다. 따라서 흑연 도가니보다 더 강합니다. 200번의 용융에서 SiC는 마찰에 강합니다. 흑연 도가니와 실리콘 카바이드 도가니를 비교하면 SiC가 덜 마모되는 것을 알 수 있습니다. 표면 경도는 25Gpa로 15Gpa의 흑연에 비해 높습니다.

- 균열 전파

SiC 도가니는 또한 균열이 더 느리게 성장합니다. 열팽창은 4.6 μm/m°C의 값을 갖습니다. 7.4 μm/m°C에서 흑연은 팽창합니다. 열을 받으면 도가니는 강해집니다. 흑연 도가니와 실리콘 카바이드 도가니 비교 테스트 결과, 흑연 도가니가 더 적은 균열을 보였습니다. 이는 특히 1600°C에서 용융 금속 안전에 좋습니다.

- 내충격성

도가니는 충격에 잘 견딥니다. 흑연은 80J 에너지를 흡수합니다. SiC 도가니는 200J를 흡수하기 때문에 더 단단합니다. 떨어뜨려도 쉽게 깨지지 않습니다. 또한 온도 변화에도 견고하게 유지됩니다. 2.1g/cm³ 무게에서 SiC가 가장 효과적입니다.

재료 구성과 구조!

- 탄소 함량

흑연은 95% 탄소로 이루어져 있습니다. 70%는 탄화규소(SiC)입니다. 원자들이 단단히 붙어 있습니다. 흑연은 C-C 결합이 더 가볍습니다. SiC는 실리콘 원자를 추가합니다. 그래서 2500°C에서 강합니다. 흑연은 +3000°C에서 더 잘 녹습니다. 둘 다 다르게 작동합니다! 흑연 도가니와 실리콘 카바이드 도가니는 탄소 수준이 금속 가열 속도를 어떻게 변화시키는지 보여줍니다.

- 그레인 정렬

SiC 입자의 크기는 12마이크론입니다. 흑연 입자는 16마이크론으로 더 큽니다. 입자가 작기 때문에 표면이 더 매끄러워집니다. 금속이 달라붙지 않도록 도와줍니다! 강하게 말하면, SiC의 파괴 인성은 50MPa인데 반해 흑연은 30MPa입니다. 균열은 입자 방향에 따라 제어됩니다. 이는 도가니가 계속 열심히 작동하는 데 도움이 됩니다!

- 크리스탈 격자

격자 간격 3.35 Å의 흑연. 폭이 7.48Å로 더 단단합니다. 2000°C에서 SiC는 모양을 더 잘 유지합니다. 실리콘 원자의 결합이 이를 가능하게 합니다. 격자 구조에서는 열이 다르게 흐릅니다. 흑연 도가니와 실리콘 카바이드 도가니의 디자인은 이 차이를 명확하게 보여줍니다.

- 분자 결합

이는 SiC 결합의 에너지가 452kJ/mol임을 의미합니다. 흑연은 348kJ/mol의 탄소 결합을 가지고 있습니다. 그러나 SiC 결합은 열 균열에 매우 강합니다! 대표단에 따르면 흑연은 급격한 열 변화를 잘 견뎌냅니다. 반응하는 방식에 있어서는 견고하지만 유연합니다. 두 가지 유형 모두 고온에서 다양한 가열 작업에 적합합니다!

- 재료 밀도

그러나 SiC는 밀도가 더 높습니다(3.1g/cm³). 흑연은 1.9g/cm³에 불과하므로 밀도가 높지 않은 것이 분명합니다. 그만큼 열이 느리고 더 많은 압력을 견뎌냅니다. 무게에 반응하는 방식도 다릅니다. 2500°C의 온도는 고밀도 SiC가 감당할 수 있습니다. 흑연은 더 가볍기 때문에 더 빨리 가열됩니다. 두 재료 모두 금속을 녹이는 데 매우 효과적입니다!

특정 산업 분야에서의 성능 차이!

- 스틸 파운드리

뜨거운 강철은 1,500°C에서 녹습니다. SiC 도가니는 열 변화로 인한 충격에 대한 저항력을 제공합니다. 하지만 130W/m-K로 열을 빠르게 유지합니다. 두 도가니 모두 매일 15톤의 강철을 처리합니다. 3,000번의 가열 사이클을 견딜 수 있습니다. 200kW 용광로는 도가니 덕분에 더 잘 작동합니다.

- 주얼리 주조

금은 1,064°C에서 녹습니다. SiC 도가니에서의 주조는 200주기 동안 지속됩니다. 0.01% 미만의 오염은 흑연으로 방지되며 금 혼합은 금의 흡수에 영향을 미치지 않습니다. 2㎾ 기계는 빠르게 가열됩니다.

흑연 도가니와 실리콘 카바이드 도가니는 2bar 압력에서 진공 주조 시 더 나은 성능을 보여줍니다. 둘 다 광택이 좋은 반지를 만들기도 합니다.

- 알루미늄 제련

알루미늄은 660°C에서 녹습니다. 실리콘 카바이드 대 흑연 도가니 는 최대 2°C/분까지 가열 속도를 높이는 데 도움이 됩니다. 1,200회 사이클은 SiC 유형이 균열에 더 강하다는 것을 보여줍니다. 5kW 용광로에 사용됩니다. 생산량이 더 많은 10%는 알루미늄도 조금 더 빨리 녹입니다. 도가니는 50kg을 담을 수 있습니다.

- 세라믹 제조

세라믹을 만들기 위해 1,400°C에 도달합니다. 3°C/s로 측정되는 빠른 가열은 SiC 도가니가 처리합니다. 흑연 타입이기 때문에 금속 오염이 없어 깨끗하게 유지됩니다. 각각 최대 50리터의 가마에서 작동합니다. 1,200°C에서 800번의 사이클을 견뎌냅니다. 이는 매끄러운 세라믹을 만드는 데 도움이 됩니다.

- 화학 처리

원자로는 최대 1,200°C까지 올라갑니다. 흑연 도가니는 산에 잘 견디며 오래 지속됩니다. SiC는 또한 최대 2,500 PSI의 고압을 견딜 수 있습니다. 따라서 반응 속도가 빨라집니다. 100리터 리액터에서는 90W/m-K의 열 흐름을 가열합니다. 100kW 리액터에서도 열을 처리하는 데 매우 견고합니다.

어떤 도가니가 여러분의 프로세스에 적합할까요?

- 작동 온도

최대 3,000°C까지 뜨거워질 수 있는 흑연입니다. SiC 자체는 1,600°C의 낮은 온도를 유지합니다. 이는 열 흐름에 영향을 미칩니다. 온도를 다르게 관리함으로써. SiC의 열전도율은 120W/m-K로, 빠른 냉각 또는 가열이 도움이 됩니다. 올바른 선택에 따라 공정 속도가 달라집니다. 이것이 바로 "흑연 도가니와 탄화규소 도가니"가 열에서 작동하는 방식입니다. 각기 다른 요구 사항에 적합합니다.

- 머티리얼 반응성

흑연은 450°C 이상에서 반응합니다. SiC는 1,600°C까지 안전하게 유지됩니다. 내부에서 일어나는 반응이 적습니다. SiC의 추출 속도는 0.1µm/년입니다. 깨끗하게 유지됩니다. 퍼니스의 문제를 방지합니다. 반응성은 "흑연 도가니와 탄화규소 도가니"가 가스나 화학 물질에 반응하는 방식을 변화시킵니다. 순수함을 유지한다는 것은 현명한 선택을 의미합니다.

- 처리 기간

흑연은 1,200 사이클을 지속합니다. SiC는 2,500 사이클을 지속할 수 있습니다. SiC의 경우 0.5mm/년 마모율입니다. 더 오래 견고하게 유지됩니다. 공정 시간은 각 사이클에 따라 영향을 받습니다. SiC의 경도는 모스 척도에서 9입니다. 내구성이 좋다는 것은 더 긴 공정이 더 나은 내구성을 필요로 한다는 것을 의미합니다. 따라서 공정을 원활하고 경제적으로 만들 수 있습니다.

- 금속 호환성

흑연은 강철을 녹입니다. SiC는 구리, 황동, 알루미늄을 녹입니다. SiC의 다공성은 8%입니다. 다양한 금속이 함께 작동합니다. 깨끗하게 녹는다는 것은 호환성에 관한 것입니다. 금속을 순수하게 유지합니다. SiC의 열팽창은 4.3µm/m°C입니다. 금속으로 오염되지 않습니다.

- 예산 제약

SiC 비용은 $100이지만 흑연 는 $50에 불과합니다. 이는 자금 계획에 영향을 미칩니다. 마모도 다릅니다. SiC는 더 오래 지속되며 결국 비용을 절약할 수 있습니다. 그러나 각 도가니의 가격에 따라 작동 방식이 결정됩니다. 교체 비용을 절약하세요. 현명하게 선택하세요. 더 많은 비용을 지불하고 도착하는 데 시간이 오래 걸릴수록 더 많은 비용을 지출하게 됩니다.

결론

흑연 도가니 대 실리콘 카바이드 도가니 는 열, 강도 등을 비교합니다. SiC는 1,000°C의 산화에도 견딜 수 있지만 흑연은 450°C만 견딜 수 있습니다. 흑연은 700W/m-K의 열 흐름으로 빠르게 가열됩니다. 다음에서 확인하세요. 진선카본.