Ap\u00f3s mais de vinte anos a especificar e a instalar acess\u00f3rios para fornos e componentes para altas temperaturas, j\u00e1 vi muitos materiais surgirem e desaparecerem. Alguns parecem bons no papel, mas falham rapidamente na pr\u00e1tica. As placas de carboneto de sil\u00edcio t\u00eam-se mantido em uso regular porque resolvem problemas que a alumina, a cordierite ou a mulite muitas vezes n\u00e3o conseguem resolver. Combinam boa resist\u00eancia a altas temperaturas com uma condutividade t\u00e9rmica invulgarmente elevada, o que permite aos projetistas executar ciclos mais r\u00e1pidos e, ainda assim, obter uma longa vida \u00fatil. N\u00e3o s\u00e3o a op\u00e7\u00e3o mais barata, mas, em muitas f\u00e1bricas, acabam por ser a mais econ\u00f3mica a longo prazo.<\/p>\n
As placas de carboneto de sil\u00edcio s\u00e3o fabricadas a partir de gr\u00e3os de carboneto de sil\u00edcio que s\u00e3o ligados por rea\u00e7\u00e3o ou sinterizados. No processo de liga\u00e7\u00e3o por rea\u00e7\u00e3o, o p\u00f3 de carboneto de sil\u00edcio \u00e9 misturado com carbono ou sil\u00edcio, moldado por prensagem ou extrus\u00e3o e, em seguida, cozido numa atmosfera rica em sil\u00edcio. O sil\u00edcio reage com o carbono para formar carbureto de sil\u00edcio adicional que une os gr\u00e3os originais entre si. As vers\u00f5es sinterizadas utilizam p\u00f3 de SiC de alta pureza com pequenas quantidades de adjuvantes de sinteriza\u00e7\u00e3o e s\u00e3o cozidas a temperaturas muito elevadas, frequentemente acima dos 2000 \u00b0C, para obter corpos densos. Ambos os processos produzem placas que t\u00eam normalmente uma espessura de 6 mm a 25 mm e est\u00e3o dispon\u00edveis em tamanhos padr\u00e3o ou formas personalizadas para prateleiras de fornos, placas isolantes e suportes.<\/p>\n
A propriedade que mais se destaca \u00e9 a condutividade t\u00e9rmica. A maioria das cer\u00e2micas \u00e9 m\u00e1 condutora de calor, mas as placas de carboneto de sil\u00edcio atingem habitualmente valores entre 20 e 40 W\/m\u00b7K ou superiores, dependendo do tipo e da densidade. Isto \u00e9 extremamente importante no equipamento de fornos. Quando se coze uma carga de porcelana ou cer\u00e2micas t\u00e9cnicas, as pr\u00f3prias prateleiras absorvem e libertam calor. As placas de alta condutividade aquecem e arrefecem mais rapidamente do que as equivalentes em alumina ou cordierite, pelo que todo o ciclo do forno pode ser encurtado. J\u00e1 vi f\u00e1bricas reduzirem os tempos de cozedura em 15\u201325 % ap\u00f3s mudarem para prateleiras de SiC, o que reduz diretamente o consumo de g\u00e1s ou eletricidade por tonelada de produto.<\/p>\n
A resist\u00eancia ao choque t\u00e9rmico \u00e9 outra vantagem pr\u00e1tica. Como o material conduz o calor rapidamente, as diferen\u00e7as de temperatura ao longo da placa mant\u00eam-se menores durante o aquecimento ou arrefecimento r\u00e1pidos. O coeficiente de expans\u00e3o t\u00e9rmica tamb\u00e9m \u00e9 relativamente baixo para uma cer\u00e2mica. Esta combina\u00e7\u00e3o significa que as placas podem suportar centenas de ciclos entre a temperatura ambiente e 1400\u20131600 \u00b0C sem rachar, desde que sejam devidamente apoiadas. Numa f\u00e1brica de azulejos com a qual trabalhei, as prateleiras de cordierite rachavam a cada poucos meses devido a ciclos r\u00e1pidos; as substitui\u00e7\u00f5es por SiC duraram mais de dois anos com o mesmo programa de cozedura.<\/p>\n
A resist\u00eancia mec\u00e2nica \u00e0 temperatura tamb\u00e9m \u00e9 elevada. O carboneto de sil\u00edcio mant\u00e9m uma resist\u00eancia \u00e0 flex\u00e3o \u00fatil bem acima dos 1200 \u00b0C, ao contr\u00e1rio de muitas cer\u00e2micas de \u00f3xido que amolecem. Isto permite que placas mais finas suportem a mesma carga, o que reduz ainda mais a massa t\u00e9rmica e melhora a efici\u00eancia energ\u00e9tica. A resist\u00eancia \u00e0 abras\u00e3o \u00e9 excelente, pelo que as placas utilizadas em atmosferas abrasivas ou com cargas pesadas n\u00e3o se desgastam rapidamente. Quimicamente, resistem razoavelmente bem \u00e0 maioria dos \u00e1cidos e metais fundidos, embora se oxidem lentamente acima de cerca de 1200 \u00b0C ao ar, formando uma camada protetora de s\u00edlica. Em atmosferas redutoras ou inertes, o seu desempenho \u00e9 ainda melhor.<\/p>\n
As aplica\u00e7\u00f5es concentram-se nas ind\u00fastrias cer\u00e2mica e de tratamento t\u00e9rmico. As prateleiras de forno e as placas de apoio para a cozedura de porcelana, lou\u00e7a sanit\u00e1ria e cer\u00e2micas avan\u00e7adas constituem a utiliza\u00e7\u00e3o mais comum. As placas podem ser fabricadas de forma a serem suficientemente planas e est\u00e1veis para suportar pe\u00e7as grandes ou delicadas sem cederem. Tamb\u00e9m s\u00e3o utilizadas em permutadores de calor, componentes de queimadores e em alguns equipamentos de processos qu\u00edmicos onde s\u00e3o exigidas elevada condutividade t\u00e9rmica e resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o. No processamento de semicondutores, as placas de SiC de alta pureza servem como suportes de wafer ou susceptores, uma vez que introduzem uma contamina\u00e7\u00e3o met\u00e1lica m\u00ednima.<\/p>\n
\u00c9 claro que h\u00e1 compromissos a fazer. As placas de carboneto de sil\u00edcio custam mais por quilograma do que as de alumina ou cordierite, pelo que a justifica\u00e7\u00e3o reside normalmente na maior durabilidade, nos ciclos mais r\u00e1pidos ou na redu\u00e7\u00e3o da quebra das pe\u00e7as em cozedura. S\u00e3o tamb\u00e9m mais fr\u00e1geis do que o a\u00e7o, pelo que devem ser manuseadas com cuidado durante o carregamento e descarregamento; se uma cair sobre um canto, normalmente lasca-se ou racha. A oxida\u00e7\u00e3o aumenta gradualmente a massa e pode alterar as dimens\u00f5es ao longo de muitos anos, embora o efeito seja lento \u00e0s temperaturas normais do forno. Em fluxos de g\u00e1s de velocidade muito elevada ou com determinados fundentes, a eros\u00e3o pode tornar-se um problema, pelo que a sele\u00e7\u00e3o do tipo de material \u00e9 importante.<\/p>\n
Do ponto de vista pr\u00e1tico, alguns h\u00e1bitos melhoram os resultados. Certifique-se de que os acess\u00f3rios do forno est\u00e3o apoiados de forma uniforme, para que as placas n\u00e3o fiquem sujeitas a cargas pontuais nem a tor\u00e7\u00e3o. Deixe espa\u00e7os razo\u00e1veis entre as placas para permitir a expans\u00e3o. Ao fazer a transi\u00e7\u00e3o de acess\u00f3rios de \u00f3xido, recalcule a massa t\u00e9rmica e ajuste ligeiramente a curva de cozedura; caso contr\u00e1rio, a resposta mais r\u00e1pida do SiC pode causar um excesso de temperatura se o programa anterior n\u00e3o for alterado. Inspecione periodicamente as placas para detetar oxida\u00e7\u00e3o superficial ou danos nas bordas e substitua-as antes que afetem a qualidade do produto.<\/p>\n
Pela minha experi\u00eancia, as f\u00e1bricas que encaram as placas de carboneto de sil\u00edcio como um investimento a longo prazo, em vez de uma simples substitui\u00e7\u00e3o, costumam obter o melhor retorno. Acompanham os tempos de ciclo, o consumo de energia e a vida \u00fatil antes e depois da mudan\u00e7a, e adaptam os sistemas de apoio e os procedimentos de manuseamento ao material. Quando isso \u00e9 feito, as placas proporcionam um desempenho consistente ao longo de centenas de ciclos, com manuten\u00e7\u00e3o m\u00ednima.<\/p>\n
As placas de carboneto de sil\u00edcio n\u00e3o substituir\u00e3o todos os outros refrat\u00e1rios, mas quando o trabalho envolve ciclos repetidos de altas temperaturas, a necessidade de uma boa transfer\u00eancia de calor e uma vida \u00fatil razo\u00e1vel, continuam a ser uma das op\u00e7\u00f5es mais fi\u00e1veis dispon\u00edveis. Em muitas opera\u00e7\u00f5es com as quais trabalhei, estas placas reduziram discretamente tanto os custos energ\u00e9ticos como os tempos de inatividade n\u00e3o planeados, sem exigirem equipamento ex\u00f3tico nem compet\u00eancias altamente especializadas para a sua utiliza\u00e7\u00e3o. \u00c9 essa combina\u00e7\u00e3o de desempenho e praticabilidade que lhes permite continuar a conquistar o seu lugar em processos t\u00e9rmicos exigentes.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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