کاربردهای آجرهای نسوز

از آجرهای نسوز بدلیل مقاومت حرارتی بالا ، در پوشش درونی کوره‌های صنعتی استفاده می‌شود. آجرهای نسوز انواع مختلفی دارد. باتوجه به نوع ماده استفاده شده در ترکیبات آنها ، گستره‌های مختلفی را تحمل می‌کنند. تا دهه ۱۹۶۰ از کربن و خاک نسوز برای پوشش کوره‌ها استفاده می‌شد، اما امروزه با ساخت انواع آجرهای نسوز از آنها در پوشش داخلی کوره استفاده می‌شود.

آجرهای سیلیسی

قسمت عمده این آجرها را خاک‌های سیلیسی که به کوارتزیت معروف است تشکیل می‌دهد. کوارتزیت شامل ۹۵% SiO2 و به مقدار جزئی Al2O3 ، Fe2O3 ، TiO2 ، K2O و Na2O می‌باشد. از این آجرها در گذشته برای پوشش جدار درونی کوره‌های فولادسازی استفاده می‌شد.

ولی بدلیل رسانایی گرمایی زیاد در نفوذناپذیری در مقابل گازها ، امروزه بیشتر برای پوشش جدار درونی کوره‌های تولید خمیر شیشه در کارخانه‌های شیشه سازی ، کوره‌های کک سازی گازسوز و کوره‌های سرامیک سازی استفاده می‌شود.

آجرهای آلومینیومی

این آجرها ، دارای درصد بالایی از آلومین ( Al2O3) می‌باشند. آنها را از مخلوط کائولن ، بوکسیت و کروندوم که بیش ار ۷۰% آلومین دارد، تهیه می‌کنند دمای پخت این آجرها در حدود ۱۲۰۰ تا ۱۸۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌باشد. آجرهای نسوز آلومینیومی برای پوشش جداره درونی کوره‌های ذوب فولاد مصرف می‌شوند.

در مقابل مواد قلیایی مقاومند، بنابراین از آنها برای پوشش جداره درونی کوره‌های سیمان سازی و شیشه‌سازی هم استفاده می‌شود.

آجرهای نسوز قلیایی

این آجرها شامل اکسید منیزیم (MgO) و SiO2 به فرمول ۲MgO SiO2 می‌باشند. برای تهیه اکسید منیزیم ، کربنات منیزیم طبیعی (ماگنزیت) یا دولومیت را در دمای بین ۵۵۰ درجه سانتی‌گراد تا ۱۸۰۰درجه سانتی‌گراد حرارت می‌دهند. اضافه کردن مقداری Cr2O3 ( اکسید کروم III ) یا Fe2O3 ( اکسید آهن III ) به مخلوط MgO و SiO2 باعث افزایش مقاومت گرمایی آجرهای نسوز قلیایی می‌شود.

از این آجرها برای پوشش جدار درونی کوره‌های باز در فولادسازی ، کوره‌های دوار در کارخانه‌های سیمان سازی و در قسمتهای بالای کوره‌های ذوب شیشه و صنایع فلزات غیرآهنی ، استفاده می‌شود.

آجرهای نسوز ویژه

این آجرها نوع خاصی از آجرهای نسوز هستند و در صنعت برای منظورهای ویژه‌ای کاربرد دارند. این آجرها از ترکیبات فلزات واسطه می‌شوند. متداولترین آجرهای این گروه عبارتند از:

آجر زیرکونیوم

این آجر از سولفات زیرکونیوم طبیعی با افزودن مقدار کمی آلومین به کوارتز تهیه می‌شود. بیشترین کاربرد آن در ساختن کوره ذوب آلومینیوم ، کوره مخزن شیشه مذاب و کوره‌های دارای دمای بالا می‌باشد. همچنین از ذوب سولفات زیرکونیوم با آهک ناخالصی آن به همراه سیلیکات کلسیم جدا می‌شود و می‌توان ZrO2 (اکسید زیرکونیوم) خالص بدست آورد. با افزودن مقدار ۵ درصد وزنی از MgO یا CaO ، بلورهای مکعبی آن تشکیل می‌شود.

ZrO2 مقاومت گرمایی بالایی دارد، بهمین دلیل از آن در ساختن بوته‌های ذوب فلز در صنایع ذوب فولاد و در راکتورهای اتمی به عنوان بازتاب دهتده نوترون استفاده می‌شود.

آجر اکسید کروم – کوروندوم

این آجرها دارای ۵ تا ۱۰ درصد اکسید کروم I , II و ۹۰ تا ۹۵ اکسید آلومینیوم (Al2O3) هستند و در مقابل مواد قلیایی مقاوم هستند. از این نوع آجر برای ساختن بخش درونی کوره بلند ذوب آهن استفاده می‌شود.

آجرهای اکسید کروم

دارای ۹۵ درصد Cr2O3 می‌باشد. برای تهیه آن از Cr2O3 سنتزی استفاده می‌شود. این نوع آجر در ساختن کوره ذوب خمیر شیشه مخزن در صنعت شیشه‌سازی مصرف دارند

دیرگدازها تاثیر مستقیمی بر کیفیت محصولات صنایع مهم کشور دارند

به اعتقاد دکتر فقیهی‌ثانی عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شریف، دیرگدازها شامل موادی هستند که در کوره­ها و پاتیل­های مذاب و کلاً در مکانهایی که با دمای بالا سر وکار دارند، استفاده می‌شوند. وی بدنه­هایی را که دیرگدازی بالایی دارند ولی به جهت خواص مکانیکی و شیمیایی ویژه­شان در دماهای پایین به کار می­روند، جز دیرگدازها نمی‌داند و معتقد است آنها در زمره سرامیک­های مهندسی قرار می‌گیرند. متن زیر که حاصل گفتگوی شبکه با ایشان است به انعکاس نظرات وی پرداخته است:

دیرگدازها، مواد غیر فلزی با نقطه ذوب بالاتر از ۱۵۰۰ درجه سانتی­گراد هستند که اصولاً در انواع کوره‌ها و پاتیل‌ها در صنایع سرامیک، فولاد، فلزات غیر آهنی، سیمان، شیشه و پتروشیمی و کلاً در مکان‌هایی که با دماهای فوق سروکار دارند، به‌کار می‌رود. این دما، در بعضی موارد مثلاً برای مواد دیرگداز بی‌‌شکل و آجرهای عایق می‌تواند در حدود ۸۰۰ درجه سانتیگراد نیز در نظر گرفته شود. منظور از مقاومت نیز، پایداری در برابر تغییرات دمایی و تحمل تنش (به‌ویژه فشاری) در دمای بالا و همچنین مقاومت در برابر خوردگی توسط گازهای داغ، مذاب فلزات، شیشه و سرباره­ها است و سایر خواص مکانیکی مانند چگرمگی مد نظر نمی‌باشد. دیرگدازها را می‌توان بر اساس ترکیب شیمیایی، شکل ظاهری و میزان دانش لازم برای تولیدشان به شرح زیر تقسیم‌بندی نمود:

الف) تقسیم‌بندی از نظر میزان دانش لازم برای تولید

دیرگدازها به دو گروه عمده دیرگدازهای سنتی و دیرگدازهای پیشرفته تقسیم‌بندی می‌شوند. آنچه مسلم است اینکه دیرگدازهای سنتی از نظر زمانی بر دیرگدازهای پیشرفته تقدم دارند. ولی مسائل دیگری نیز این دو گروه را از هم متمایز نموده است. مهم‌ترین عامل تعیین‌کننده در این زمینه میزان نقش دانش در ساخت این مواد است. بطوریکه در دیرگدازهای پیشرفته سهم دانش در تولید این مواد زیاد است و کنترل‌های لازم برای انتخاب مواد اولیه و فرایندهای ساخت آنها به مراتب پیچیده‌تر است. دیرگدازهای پیشرفته نسبت به دیرگدازهای سنتی به دلیل دانش‌محوربودن از ارزش افزوده بالاتر و بازده عملکردی بیشتری برخوردار هستند. آجرهای آلومینوسیلیکاتی نمونه­ای از نسوزهای سنتی هستند و موادی چون دیرگدازهای حاوی کربن و جرم‌های ریختنی حاوی مقادیر بسیار کم سیمان در گروه دیرگدازهای پیشرفته قرار می‌گیرند.

ب) تقسیم‌بندی از نظر ترکیب شیمیایی

دیرگدازها بر اساس ترکیب شیمیایی به سه گروه اکسیدی، غیراکسیدی و کامپوزیتی تقسیم‌بندی می‌شوند. اکسید‌ی‌ها چنانچه از نام آنها مشخص است شامل اکسیدهایی از عناصر مختلف هستند که SiO2 و Al2O3 و CaO و MgO از مهم‌ترین آنها می‌باشند. غیراکسیدی‌ها دیرگدازهایی هستند که از ترکیب با اکسیژن بوجود نیامده‌اند و شامل کربن، SiC، Si3N4 و غیره می‌باشند. گروه سوم که به آنها دیرگدازهای کامپوزیتی اطلاق می‌شود مخلوطی از دو گروه فوق هستند. به‌عنوان مثال دیرگدازهای حاوی کربن شامل گرافیت و اکسید (MgO و AL2O3) از این دسته‌اند که خصوصاً در صنایع فولاد گسترش زیادی یافته‌اند. علت این گسترش، خواص خوب گرافیت نظیر هدایت حرارتی خوب، انبساط حرارتی کم و تمایل به ترنکردن مذاب است.

در بعضی موارد، دیرگدازها را از حیث ترکیب شیمیایی به سه گروه اسیدی (مانند دیرگدازها سیلیسی یا سیلیکاتی پرسیلیکا)، خنثی (مانند دیرگدازهای پرآلومینا) و قلیایی (مانند دیرگدازهای منیزیایی) نیز طبقه‌بندی می‌کنند.

ج) تقسیم‌بندی از نظر شکل‌ ظاهری

دیرگدازها از حیث شکل‌ ظاهریشان به سه گروه عمده شکل­دار، بی‌شکل و فیبری، تقسیم‌بندی می‌شوند. شکل‌دارها همان آجرهای نسوز هستند که در ابعاد و اشکال متنوعی ساخته شده و در محل آجرچینی می‌شوند. در حالیکه دیرگدازهای بی­شکل به صورت پودر یا گرانول عرضه شده و قابلیت پذیرش هر شکلی را به‌طور یکپارچه دارند. اصولاً دیرگدازهای بی‌شکل را بر اساس نوع کاربرد یا نحوه اعمالشان به ملات، جرم­های ریختی، پلاستیک، کوبیدنی و پاشیدنی تقسیم‌بندی می‌کنند؛ هر چند تقسیم‌بندی‌های اشاره ‌شده در بالا هم می‌تواند برای آنها به‌کار رود. آنچه در اینجا حائز اهمیت است، روند رو به رشد میزان مصرف دیرگدزاهای بی‌شکل و جایگزینی روزافزون آجرهای دیرگداز توسط این مواد است. علل اصلی این جایگزینی، سادگی فرایند تولید دیرگدازهای بی‌شکل و قابلیت اتوماسیون کامل آن، کاهش هزینه‌های نصب، یکپارچه‌بودن و نداشتن درز می‌باشد. دیرگدازها فیبری هم به صورت‌های مختلف عمدتاً به شکل بالک، پتو، تخته، نمد، کاغذ، پارچه و حتی ریسمان وجود دارند و عمدتاً جهت عایق‌کاری و آب‌بندی در دمای بالا به‌کار می‌روند.

از یک دیدگاه، دیرگدازها را می‌توان به دو دسته متراکم و متخلخل نیز تقسیم بندی نمود. دیرگدازهای متخلخل که بعضاً دانسیته آنها به زیر یک هم می‌رسد عمدتاً جهت عایق‌کاری استفاده می‌شوند.

ضرورت توجه به صنعت دیرگداز

شاید در نگاه اول صنعت دیرگداز بخودی خود کم‌اهمیت جلوه نماید. برای درک بهتر جایگاه این صنعت کافی است کاربرد گسترده دیرگدازها در صنایع بزرگ و استراتژیکی چون ذوب آهن، سیمان، پتروشیمی، شیشه و سرامیک و تأثیر مستقیم این مواد بر محصولات تولیدی در این صنایع را مد نظر قرار دهیم. در حال حاضر یکی از معضلات مهم صنایع بزرگی چون فولاد، پایین بودن کیفیت و در عین حال بالا بودن قیمت تمام شده محصولات آن می­باشد. یکی از راهکارهای مناسب برای رسیدن به کیفیت مناسب در این صنایع، استفاده از دیرگدازهای با کیفیت و پربازده است.

با توجه به کاربردهای مواد نسوز در صنایع بزرگی چون فولاد، سیمان و پتروشیمی و برنامه‌هایی که برای توسعه این صنایع در آینده برای کشور وجود دارد، بازار بزرگی برای این مواد در آینده متصور است که ضرورت توجه هر چه بیشتر را در این زمینه می‌طلبد.

هم اکنون در کشور کمبودی از لحاظ دانش فنی و نیروی متخصص برای صنعت دیرگداز احساس نمی‌شود. این مسئله راه را برای توسعه هر چه بیشتر این صنعت هموار می‌نماید. وجود منابع مواد اولیه، ارزانی انرژی و نیروی کار نیز دلایل دیگری برای اثبات ضروت توسعه این صنعت است.

با توجه به توسعه‌های کمی که در این صنعت در کشور بوجود آمده است، ضرورت توجه به کیفیت مواد تولیدی در این صنایع از اهمیت خاصی برخوردار است. در حال حاضر در کشورهایی چون ژاپن، آلمان و آمریکا، برای هر تن فولاد بطور متوسط ۱۴ کیلوگرم دیرگداز مصرف می‌شود که این رقم در کشور ما در بهترین حالت به‌مراتب بیشتر است.

جهت جستجو سریع موضوع مقاله ، پرسشنامه ، پاورپوینت و گزارش کارآموزی می توانید از قسمت بالا سمت راست جستجو پیشرفته اقدام نمایید.

همچنین جهت سفارش تایپ ، تبدیل فایل پی دی اف (Pdf) به ورد (Word) ، ساخت پاورپوینت ، ویرایش پایان نامه و مقاله با ما در تماس باشید.