دیرگدازهای پایه آلومینایی

معرفی دیرگداز و انواع آن:

به گزارش می متالز، امروزه این مواد به عنوان پوشش محافظ سطوح در معرض حرارت های بالا و یا مواد گداخته نه تنها به طور گسترده در صنایع متالوژیکی و سرامیکی مثل آهن و فولاد، فلزات غیرآهنی، ریخته گری، کک سازی و غیره به کار گرفته می شوند، بلکه در صنایع شیمیایی، نیروگاه ها، صنایع هسته ای و صنایع هوا فضا مورد مصرف قرار می گیرند. تولید جهانی این مواد سالانه دو میلیون تن تخمین زده می شود.

طبق تعریف محصولات دیرگداز مواد سرامیکی غیرفلزی هستند که درجه حرارت گدازش (درجه حرارت گدازش: دمای نهایی که نوک مخروط تهیه شده از مواد مذکور(مخروط زکر) با صفحه نگهداشته شده توسط آن و سایر مخروطهای سرامیکی استاندارد، تماس می یابد) آنها بالاتر از C1500° می­باشد. شرط اصلی دیرگداز محسوب شدن یک محصول دارا بودن ترکیبات با نقطه ذوب بالا همچون اکسیدها، کاربیدها، نیتریدها، برایدها، سیلیسایدها و کربن/گرافیت است، برای تولیدات انبوه مواد دیرگداز­ معمولاٌ اکسیدهای SiO2، Al2O3، MgO، CaO، Cr2O3 و ZrO3 حضور دارند. این مواد دارای نقاط حرارتی تغییر فاز (Eutectics) در درجات پایین نیستند.

پایداری مکانیکی، مقاومت در برابر خوردگی در حرارت­های بالا( مواد برای دیواره­های درونی کوره­ها و ذوب کننده­ها)، مقاومت حرارتی بالا (مواد برای دیواره بیرونی کوره­ها و ذوب کننده­ها) و مقاومت کافی در مقابل شوک­های حرارتی (برای همه این محصولات) از دیگر شرایط مورد توجه در محصولات دیرگداز­ها هستند.

موارد مصرف نسوز 

سهم تقریبی هر یک از صنایع پایه در مصرف محصولات نسوز عبارت است از:

۷۰% در تولید آهن و فولاد، ۳% برای تولید فلزات غیرآهنی، ۸% در تولید سیمان، ۸% در صنایع تولید سرامیک، ۸% در صنایع تولید شیشه، ۴% در صنایع شیمیایی و ۶% سایر مصارف.

طبقه بندی مواد نسوز

طبقه­ بندی براساس معیارهای سنتی: اسیدی-بازی-خنثی، مواد نسوز شکل دار(آجرهای نسوز)- بدون شکل(جرم­های نسوز) و متراکم با تخلخل کمتر از۴۵% و سبک با تخلخل بیشتر از ۴۵%

طبقه­ بندی فعلی براساس استاندارد EN12475 (بخش 1-4، ویرایش 1998) اتحادیه اروپا

الف) مواد شکل­دار متراکم

الف-۱- آجرهای سیلیکا آلومینایی

الف-۲- آجرهای قلیایی باکمتر از ۷% باقیمانده کربن

الف-۳- آجرهای قلیایی با ۷% تا  تا ۳۰% باقیمانده کربن

الف-۴-محصولات ویژه

ب) مواد بدون شکل متراکم

ج) مواد عایق

ترکیبات­، خواص و موارد مصرف نسوزهای سیلیکا- آلومینایی

سیلیکایی(93% ≤ SiO2) ، سیلیسی (93% > SiO2 ≥ 85 %) ، خاک نسوز کم آلومینا (85 %) > SiO2  و 30% >  Al2O3≥ % ) ، خاک نسوز (45% > Al2O3 ≥ 30%) ، آلومینا بالا(45% ≤  Al2O3)

مواد اولیه، کوارتزیت، رس­ها، کیانیت (سایر کانی های Al2SiO2 ) و مولایت

دیاگرام دو فازی Al2O3 – SiO2 ( با توجه ویژه به مولایت) و SiO2 – CaO

تاثیرپذیری زیاد از حرارت و رفتارفازهای مختلف SiO2 در حرارت­های بالا

دیرگدازهای سیلیکایی- نرم­شوندگی سریع در یک نقطه حرارتی و مقاومت بسیار خوب در برابر شوک حرارتی (به علت انبساط حرارتی کم بین ۶۰۰ تا ۱۵۰۰درجه سانتی­گراد، اما تغییرات فازی در درجه حرارت­های بالاتر از این محدوده حرارتی مشاهده می شود)

نسوزهای شاموتی- محدوده حرارتی نرم­شوندگی گسترده

ترکیبات، خواص و موارد مصرف نسوزهای قلیایی

منیزیا(80% ≤ MgO )، منیزیا-دولوما، دولوما، آهک، منیزیا–اسپینل، منیزیا کرومیت، فورستریت، کرومیت، منیزیا-زیرکونیا، منیزیا – زیرکونیا- سیلیکا

مواد خام از منیزیت و سایر کربنات­ها، آب دریا

دیاگرام­های فازی دوتایی MgO-CaO، SiO2- CaO، SiO2- MgO، Al2O3-MgO، Fe2SiO4 – Mg2SiO4، FeO – CaO، FeO-MgO، Fe2O3-CaO، Fe2O3-MgO، دیاگرام فازی سه تایی SiO2- MgO- CaO (با توجه ویژه به مونتی­سلیت، مروینیت و دی­کلسیم سلیکات)

نسوزهای منیزیایی- پایداری عالی در حرارت­های بالا(بدون تغییرات فازی در MgO) اما مقاومت حرارتی کم ( به علت انبساط حرارتی بالا)

دارای موارد زیست­محیطی و بهداشتی مربوط به دیرگدازهای دارای کرومیت

سایر محصولات دیرگداز و کاربردهای ویژه

محصولات دیرگداز ریخته­گری شده در حالت مذاب (بهبود مقاومت در برابر خوردگی به علت تخلخل­های بسته آنها)

زیرکون (ZrSiO4)، زیرکونیا (بلورهای مکعبی، کاملاٌ پایدار، یا یک مخلوط از بلورهای مکعبی و مونوکلینیک یا کم­ثبات تتراگونال، پایدار شده موضعی با MgO یا CaO) و دیرگدازهای AZS (ریخته­گری مذاب SiO2 – ZrO – Al2O3، برای ذوب خورنده فایبرگلاس)

دیرگدازهای SiC (­مقاومت عالی در مقابل شوک­های حرارتی به علت انبساط حرارتی کم و هدایت حرارتی بالا)

دیرگدازهای گران قیمت Si3N4 و ارزان قیمت سیالون (با مقاومت عالی در مقابل شوک­های حرارتی)

دیرگدازهای کربن خالص(تنها در محیط­ های احیاء قابل استفاده هستند)

ترکیبات اکسید-کربن­(اکسید: مقاومت در برابر اکسید شدن، گرافیت: هدایت حرارتی، ترشوندگی کم و مقاومت در برابر سرباره­های فلزی)

دیرگدازهای اکسیدی خالص مانند Al2O3  یا ZrO (­موارد استفاده محدود و گران­قیمت)

دیرگدازهای بسیار متخلخل برای مصارف عایق حرارتی

ویسکرها (­تک کریستال) و فیبرها (­آمورف یا پلی­کریستالین) برای مصارف عایق حرارتی