مواد ديرگداز Refractories Material 2

[spow 44197]

ديرگدازها چگونه دسته بندي مي شوند؟

 

 

ديرگدازها را مي توان براساس ترکيب شيميايي وروش توليد يا شکل فيزيکيشان دسته بندي کرد.علاوه براين تقسيم بندي ها، ديرگدازها را براساس کاربرد نيز مي توان طبقه بندي کرد مثلاً ديرگدازهاي کوره بلند (blast furnace refractories) . اين ديرگدازها به طور مداوم مورد تجديد نظر قرار مي گيرند وتغيير مي کنند.

درزير برخي از طبقه بندي هاي ديرگداز آورده شده است :

طبقه بندي ديرگدازها براساس ترکيب شيميايي

 

از نقطه نظر شيميايي ، مواد ديرگداز به سه دسته تقسيم بندي مي شوند که عباتنداز:

1)ديرگدازهاي اسيدي

2)ديرگدازهاي بازي

3)ديرگدازهاي خنثي

ديرگدازهاي اسيدي :

اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که اتمسفر و سرباره اسيدي هستند.اين ديرگدازها دربرابر اسيدي ها مقاوم اند ولي دربرابر حمله ي مواد قليايي ضعيف هستند.ماده ي اوليّه ي عمده ي اين گروه از ديرگدازها برگروه RO2 (مانند سيليس) (Sio2)، زير کونيا (Zro) و رس آلومينا سيليکاتي (Al2o3. 2zio2.2H2o) متعلق هستند.

 

ديرگدازهاي خنثي :

 

اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که سرباره و اتمسفر وضعيت معيني ندارند و گاهاً بازي يا اسيدي است. اين ديرگدازها در مقابل عوامل اسيدي و بازي پايدارند. مواد اوليّه ي عمده ي اين ديرگدازها به گروه R2O3 تعلق دارد. البته ترکيب شيميايي ديرگدازهاي خنثي تنها به گروه R2O3 محدود نمي شود ، مثال هاي معمولي از اين مواد عبارتند از : آلومينا (Al2o3) اکسيد کروم (cr2o3) و کربن ©

 

ديرگدازهاي بازي :

 

اين ديرگدازها درمحل هايي استفاده مي شوند که اتمسفر و سرباره هستند. اين ديرگدازها در برابر بازها مقاومند ولي با اسيد واکنش مي دهند. مواد اوليّه ي عمده دراين گروه از ديرگدازها به گروه RO متعلق هستند. اکسيد منيزيم (Mgo) متداولترين مثال از اين ديرگدازهاست. مثال هاي ديگر از اين ديرگدازها عبارتند از : ديرگدازهاي دولوميتي و ديرگدازهاي منيزيا-کروميتي (chrome - magnesite) .

ديرگدازهاي بازي بسيار مشهورند زيرا اين ديرگدازها مقاومت به خوردگي خوبي دربرابر سرباره هاي بازي وگرد وغبار شيميايي در دماهاي بالا دارند.برخي از گروه هاي ديرگدازهاي بازي توسعه يافته اند که داراي مقاومت عالي دربرابر سرباره هاي اسيدي نيز هستند.

الف) اکسيد منيزيم (mgo) يک اکسيد فلزي دوتايي از منيزيم است .اين اکسيد درهنگامي که خلوص بالايي داشته باشد داراي دماي ديرگدازي بالايي است .مينرال اکسيد منيزيم پريکلاژ (periclase) ناميده مي شود.ناخالصي هايي که در اکسيد منيزيم طبيعي وسنگ معدن کرم دار وجود دارد موجب مي شود تا ترکيبي با دماي ذوب پايين ايجاد شود،که ديرگدازي را بسيار کاهش مي دهد.

ب) ترکيبات منيزيا-کروميت داراي استحکام مکانيکي خوبي است ودر دماي بسيار بالا، پايداري ابعادي خوبي نيز دارد. ديرگدازهاي منيزيا-کروميتي مقاومت به خوردگي خوبي در برابر سرباره هاي بازي دارند وبراي صنايع فولاد ومس مناسب مي باشند.

ترکيبات منيزيا-کروميت داراي انبساط حرارتي پايين تري نسبت به ترکيبات داراي مقادير بالاي اکسيد منيزيم هستند.

ج) ترکيبات با خلوص بالا و بدون کروم از اکسيد منيزيم که از آب درياها وآب شور بدست مي آيند داراي بيشترين ديرگدازي هستند ودر مقابل اکسيد آهن نيز از خود مقاومت نشان مي دهند

د) ترکيبات کربن -منيزيا داراي 5-35% کربن هستند.کربن افزوده شده به اين ديرگدازها از افزودن گرافيت ورقه اي طبيعي حاصل مي شود ديرگدازهاي کربن -منيزيايي مقاومت بسيار بالايي دربرابر سرباره هاي فولاد سازي دارند.

از لحاظ تئوري ، ديرگدازهاي اسيدي نبايد درتماس مستقيم با سرباره هاي بازي، گازها ويا گرد وغبار بازي قرارگيرد.درحالي که ديرگدازهاي بازي بهترين گزينه براي استفاده شدن درمحيط هاي بازي هستند.در واقع به خاطر دلايل مختلف، اين قوانين تئوريک اغلباً شکسته مي شوند .از اين رو، طبقه بندي شيميايي ديرگدازها عمدتاً تقسيم بندي آکادميک است وتنها به ما کمک مي کند تا کاربردهاي واقعي ديرگدازها را بفهميم.همچنين وجود ديرگدازي که واقعاً خنثي باشد، ممکن است شک برانگيز باشد.

طبقه بندي براساس روش توليد

ديرگدازها مي توانند به يکي از روش هاي زير توليد شوند.

1) روش پرس خشک (Dry Dress Process)

2) ريخته گري مذاب (fused Cast)

3) قالبگيري دستي (hand Moldes)

4) شکل دهي پخته شده ، خام و يا بايندر شيميايي

5) بي شکل(مونوليتيک -پلاستيک-جرم هاي کوبيدني -تزريقي - قابل قالب گيري و اسپري شونده)

 

طبقه بندي براساس شکل فيزيکي

 

 

ديرگدازها را بر اساس شکل فيزيکشان نيز مي توان طبقه بندي کرد.اين مواد مي توانند ديرگدازهاي شکل داده شده و يا بي شکل باشند.ديرگدازهاي شکل داده شده عموماً به عنوان آجرهاي ديرگدازه وديرگدازهاي بي شکل به عنوان ديرگدازهاي مونوليتيک معروفند. ديرگدازهاي شکل داده شده (Shaped refractones)

ديرگدازهاي شکل داده شده آنهايي هستند که در هنگام تحويل به مصرف کننده داراي شکل معيني هستند ما اين ديرگدازها را آجر مي ناميم

شکل آجرها ممکن است به دو حالت تقسيم بندي شوند.يکي از آنها اشکال استاندارد است وديگري اشکال خاص.اشکال استاندارد داراي ابعادي هستند که بوسيله ي اکثر توليد کنندگان ديرگدازها مورد قبول است.واين توليد کننده ها از اين ابعاد پيروي مي کنند.اين ديرگدازها عموماًٌ در کوره هاي همسان قابل کاربرد هستند.

ديرگدازهاي شکل داده شده عمدتاً بوسيله ي ماشين پرس توليد مي شود .بنابراين انتظار مي رود که خواص آنها هموژن باشد.البته برخي از ديرگدازهاي شکل داده شده که بوسيله ي قالب گيري دستي توليد مي شوند داراي خواص غير هموژني هستند.

 

ديرگدازهاي بي شکل (unshped Refractones)

 

 

ديرگدازهاي بي شکل داراي هندسي معيني نيستند و در حين کاربرد شکل داده مي شود.اين دير گدازها بيشتر با نام ديرگدازها مونوليتيک شناخته مي شود.اين ديرگدازها به صورت زيرطبقه بندي مي شود.

الف) ديرگدازهاي پلاستيک (pbstic refractories)

 

ديرگدازهاي پلاستيک، مخلوط هايي هستند که در حالت پلاستيک وسفت آماده مي شوند.واين نوع ديرگدازها به صورت توده هايي که در لفاف پلي اتيلن پيچيده شده اند،به مصرف کننده تحويل داده مي شوند .درحين استفاده توده ي بزرگ از اين نوع ديرگداز به قطعات کوچک تر بريده مي شود وبدون هيچ عمل ديگر برروي آن، درمکان مورد نظر پاشيده ويا کوبيده مي شود.اين کار بوسيله ي يک کوبنده ي بادي انجام مي شود.اين ماده ي پلاستيک به راحتي به هر شکل وفرم مورد نظر تبديل مي شود.

ب) مخلوط هاي کوبيدني (Ramming Mixes)

 

مواد ديرگداز کوبيدني آنهايي هستند که از اندازه ي ذرات شان به دقت درجه بندي شده است تا بتوان آنها را راحت تر اعمال کرد.اين مواد عموما به صورت خشک به مصرف کننده تحويل داده مي شوند. مصرف کننده درهنگام نياز اين ديرگدازها را با مقدارکمي آب مخلوط مي کند وسپس از آنها استفاده مي کند.مخلوط هاي کوبيدني نيز وجود دارند که به صورت مرطوب به مصرف کننده تحويل داده مي شوند. ودرهمان زمان قابل استفاده هستند.استفاده از آنها بوسيله ي کوبنده هاي بادي انجام مي شود.

ج) مخلوط هاي قابل ريختن (Castable)

 

قابل ريختن براين مسئله دلالت دارد که اين مواد به طور طبيعي قابليت گيرش هيدورليک دارند.اين ديرگدازها موادي هستند که داراي درصدي با يندر سيماني(معمولا سيمان آلوميناتي)هستند.اين ديرگدازها وقتي با آب مخلوط شوند قابليت گيرش هيدروليک دارند. مواد چسبنده ي کلسيم آلوميناتي بايد به خوبي دراين ديرگدازها پيوند ايجاد کنند تا از جذب رطوبت به داخل ديرگدازها جلوگيري شود. علاوه براين مسئله استحکام اين بايندر پس از 6 تا 12 ماه شروع به کاهش مي کند اين مواد به صورت ريختگي اعمال مي شوند.وهمچنين به نام بتن هاي ديرگدازها معروفند.

د) مخلوط هاي پاشيدني (Gunning Mixes)

 

مخلوط هاي پاشيدني مواد ديرگدازي هستند که به صورت گرانول تهيه مي شوند .اين گرانول ها بر روي سطح مورد نظر اسپري مي شوند .براي پاشيدن اين مواد از تفنگ هاي پاشنه ي بادي (Guns air plocement)متنوعي استفاده مي شود.اين ديرگدازها بوسيله ي حرارت استحکام مي يابند وبراي کارهاي ترميمي و اصلاحي درکوره ها و پاتيل ها استفاده مي شوند.

ه) مخلوط هاي محافظ (Fettling Mixes)

 

مخلوط هاي محافظ مواد ديرگدازي به شکل گرانول هستند که عملکرد آنها شبيه به مخلوط هاي پاشيدني است.امّا اين مخلوط هاي بوسيله ي پارو به داخل کوره ريخته مي شوند تا نواحي آسيب ديده ي کوره ترميم شوند.

و) ملات ها (Mortars)

 

ملات ها گروهي از ديرگدازها هستندکه نه جزء گروه آجرهاي ديرگداز هستند نه جزء گروه ديرگدازهاي مونوليتيک .اين ديرگدازها مواد نسوز نرمي هستند که به خاطر ترکيبشان درحين مخلوط شدن با آب خاصيت پلاستيک پيدا مي کنند.اين مواد براي ايجاد پيوند بين آجرها در فرآيند آجر کاري استفاده مي شوند ودر بين آجرها ايجاد مي کنند تا سطوح نامنظم آجرها به هم متصل گردند.همچنين لايه ي بوجود آمده دربين آجرها فضاهاي بوجود آمده دربين آجرها را نپذير مي کنند.واز نفوذ سرباره وعوامل خورنده به داخل ساختار ديرگداز جلوگيري مي کنند.

[spow 44197]

ديرگدازهاي خاص دراستفاده هاي صنعتي

 

 

ديرگدازهاي خاک نسوز (Fireclay refractories)

 

ديرگدازهاي تشکيل شده از خاک نسوز مانند آجرهاي نسوز، خاک نسوز سيليسي (Fireclay siliceous) وديرگدازهاي متشکل از رس آلومينايي (aluminous clay refractories)از سيليکات آلوميناي با مقادير متنوع از سيليس(که درصد اين مقادير درکل بيش از 78 درصد نمي شود)تشکيل شده اند.اين ديرگدازها داراي مقادير کمتر از 44 درصد آلومينا هستند.در اصل ديرگدازهاي خاک نسوز داراي سيليکات آلوميناي هيدراته با مقادير بسيار ناچيز از ديگر مينرال ها هستند.

به خاطر قيمت نسبتاً پايين اين ديرگدازها ، اين مواد کاربرد فراواني در کوره ها ، پاتيل ها و گرم کن ها پيدا کرده اند.آجر نسوز معمولي ترين شکل از اين مواد ديرگداز است.اين آجرها به طور گسترده درصنعت فولاد وآهن، متالورژي فلزات غير آهني، صنعت شيشه، کوره هاي پخت سفال ( pottery kilns)، صنعت سيمان و...کار برد دارند.

براي آجرهاي نسوز چندين استاندارد وجود دارند که عبارتند از :

1) با کارايي عالي (Suoer duty)

2) با کارايي بالا (high - duty)

3) با کارايي متوسط (Medium duty)

4) با کارايي پايين (Low - duty)

5) شبه سيليسي (Semi - Silica)

 

1) با کارايي عالي (Suoer duty)

 

اين آجرها داراي استحکام و پايداري حجمي خوبي در دماي بالا هستند.و داراي 40- 44 درصد آلومينا هستند.برخي از انواع آجرهاي با کارايي آلي هنگامي که با تغييرات سريع دما مواجه شوند، مقاومت بسيار خوب دربرابر ترک خوردن وخرد شدن دارند.

2) با کارايي بالا (high - duty)

 

اين نوع آجرها به مقدار زيادي مصرف مي شوند و داراي کاربرد زيادي در صنعت هستند.به خاطر مقاومت به شک حرارتي بالا اين نوع آجرها مصرف آنها درکوره هايي با دماي متوسط نسبت به نوع با کارايي متوسط، اقتصادي تر است.همچنين اين آجرها براي کوره هايي مناسب است که به طور مداوم خاموش وروشن مي شوند.

3) با کارايي متوسط (Medium duty)

 

اين آجرها براي کاربردهايي مناسب هستند که با شرايط متعادل محيطي روبرو هستند.آجرهاي با کارايي متوسط درگستره ي دماي مخصوص به خود مي توانند بهتر از بسياري از آجرهاي گروه با کارايي بالا دربرابرسايش مقاومت کنند.

4) با کارايي پايين (Low - duty)

 

اين آجرها به عنوان پشتيبان براي ديگر آجرهاي نسوز استفاده مي شوند.درمحل هايي که اين آجرها وظيفه ي پشتيباني از آجرهاي ديرگداز ديگر را برعهده دارند عمدتاً دما در گستره ي دماهاي پايين است.

 

جدول يک : نشاندهنده ي رابطه ي ميان خلوص مواد اوليّه و افزايش مقدار آلومينا (Al2o3) و نقطه ذوب آجرهاي توليدي از خاک نسوز است.

 

ديرگدازهاي پرآلومينا (high Alumina Refractories)

 

 

واژه ي آجرهاي پرآلومينا به آجرهاي ديرگدازي گفته مي شود که درآن ها درصد آلومينا47.5%يا بيشتر باشد.گسترده ي درصد آلومينا دراين آجرهاي بين 54-100 درصد است.خاصيت ديرگدازي اين ديرگدازهاي پرآلومينا با افزايش درصد آلومينا افزايش مي يابد.درصد آلومينا ي موجود در ديرگدازهاي پر آلومينا معمولا 5 .2% + -از مقدار اسمي خود انحراف دارند مثلا ديرگدازي که به صورت تجاري داراي 70% آلوميناست معمولا مقدار آلومينا 5 .2%از مقدار گزارش شده کم يا زيادتر است .ديرگدازهاي پرآلومينا معمولا براساس درصد آلومينا يشان طبقه بندي مي شوند اين طبقه بندي که براساس استاندارد ASTM است به صورت زير مي باشد.

a. آجر مولايتي ( Mullite Brick)

 

اين آجر معمولا داراي درصد بسيار بالايي فاز مولايت هستند.

b. آجرهاي با بايندر شيميايي (chemically - bonded Bricks)

 

اين نوع آجرها معمولا داراي بايندر فسفاتي است و معمولا داراي 75 - 85 در صد آلومينا ست

c. آجر آلومينا -کروميتي (alumina - chrom brick)

 

اين آجر به طور نمونه وار از مواد داراي درصد بالاي آلومينا و اکسيد کروم (با خلوص بالا) تشکيل شده اند. در دماهاي بالا، آلومينا واکسيد کروم يک محلول جامد تشکيل مي دهند که اين محلول جامد ديرگدازي خوب است.

d. آجر کربن –آلومينايي (Alumina - Carbon Brick)

 

آجرهاي پرآلومينا معمولا داراي بايندر رزيني است اين رزين ها داراي ترکيبات کربن دار مانند گرافيت هستند.

کاربردهاي ديرگدازهاي پرآلومينا شامل مواد زيرمي شوند.

بخش هاي خاصي از کوره ي بلند، کوره هاي سراميکي (Ceramic kilns) ، محفظه هاي نگهداري شيشه مذاب (glass tonks) و بوته هاي ذوب بسياري از فلزات

آجر سيليسي (Silica brick)

 

آجر سيليسي (يا ديناز (Dinas)) جرم هاي ديرگدازي هستند که حداقل داراي 93% سيليس (Sio2) هستند. مواد اوليّه براي ساخت اين ديرگدازها سنگ هاي با کيفيت بالاست.گريدهاي متنوعي از آجرهاي سيليسي،استفاده ي وسيعي درصنعت ساخت کوره هاي ذوب آهن وفولاد دارند. علاوه برنقطه ي گداز (fusion point) بالا، اين آجرها داراي خصوصيات مهم ديگري مانند مقاومت بالا دربرابر شک حرارتي (خردشدن) و خاصيت ديرگدازي بالا هستند. اين مسئله باعث شده است تا از اين آجرها در صنعت شيشه و فولاد استفاده شود.

خاصيّت برجسته ي آجرهاي سيليسي اين است که اين آجرها (در زير بارگدازي) تا هنگامي که به نقطه ي گداز خود نرسند، نرم نمي شوند. اين رفتار آجر سيليسي دربسياري از انواع ديگر ديرگدازها ديده نمي شود. براي مثال ، مواد آلومينو سيليکاتي (alumino Silicate M aterials) که در دماهاي بسيار پايين نسبت به نقطه ي گدازشان شروع به روان شدن مي کنند وخزش آنها در دماهاي پاييني اتفاق مي افتد.

ديرگدازهاي سيليسي با شرايط دما بالا سازگاري دارند زيرا اين ديرگدازها ، ديرگدازي بالا، استحکام مکانيکي بالا وسختي بالا دردماهاي نزديک به نقطه ذوب شدن ،دارند.علاوه براين خصوصيات اين ديرگدازها دربرار گرد وغبار و دودهاي اسيدي و سرباره هاي اسيدي نيز مقاومت مي کنند.آجرسيليسي براساس فاکتور سياليت آجر(flux factor bricks)به دو نوع A و B طبقه بندي مي شوند.پيشرفت هاي انجام شده منجر به توليد آجرهاي سيليسي مقاوم دربرابر سرباره وفلاکس، با ثبات ابعادي خوب ومقاوم دربرابر خرد شدن شده است.

[ham153 13]

خیلی خوب مفید بود...ممنون