آجر سیلیسی یکی از انواع آجر نسوز است. این آجر میتواند تا دمای ۱۷۰۰ درجه سانتیگراد را تحمل کند و در کورههای ساخت کک، فولاد و شیشه مورد استفاده قرار میگیرد.
تعدادی از خواص مهم دیرگدازها
۱ – دمای ذوب (melting point)
مواد خالص در دمای معینی و در یک آن ذوب می شوند. اکثر مواد دیرگداز دارای ذرات دیرگدازی هستند که به هم چسبیده اند. در دمای بالا، فاز شیشه ای مذاب می شود و هنگامی که دما بالاتر رود، محلولی از اجزای دیرگداز پدید می آید. این محلول مانند یک دوغاب می ماند. دمایی که در آن مخروط زگر به علت وزن خودش تغییر شکل دهد، دمای ذوب دیرگداز نامیده می شود. جدول بالا نشان دهنده ی چند ترکیب خالص است که به عنوان دیرگداز از آنها استفاده می شود.
۲- اندازه (size)
اندازه و شکل دیرگداز یکی از خصوصیات طراحی است. این مسأله یکی از مباحث مهم در طراحی بشمار می آید زیرا این مسأله بر روی پایداری ساختار تأثیر می گذارد. دقت و اندازه برای جاهایی که قطعات دیرگدازها می خواهند با هم جفت شوند، بسیار مهم می باشد. دقت و اندازه مناسب باعث کمینه شدن ضخامت و جفت شدن بهتر ساختار می شود.
۳- دانسیته ی بالک (Bulk Density)
یک خصوصیت مفید برای دیرگدازها دانسیته بالک است. این خاصیت نشان دهنده ی میزان ماده موجود در حجم معین است. افزایش دانسیته بالک یک دیرگداز باعث افزایش پایداری حجم و ظرفیت گرمایی دیرگداز می شود. و نفوذ مذاب را در دیرگداز کاهش می دهد.
۴- تخلخل (Porosity)
تخلخل ظاهری (apparent porosity)، اندازه گیری حجم تخلخل های باز است. (این تخلخل های باز می توانند بوسیله ی یک مایع پر شوند)
تخلخل ظاهری بر حسب درصد نسبت به حجم نشان داده می شود. این خصوصیت یکی از خصوصیات مهم دیرگدازهایی است که در تماس مستقیم با مذاب و سرباره هستند. تخلخل ظاهری پایین مطلوب است. زیرا این مسأله از نفوذ مواد ناخواسته به داخل دیرگداز جلوگیری می کند. همچنین به هم پیوسته بودن تخلخل ها، تأثیرات مهمی بر رفتار دیرگدازها دارد. عموماً در شرایطی که تعداد تخلخل ها برابر باشد، تخلخل ها با ابعاد کوچک تر مطلوب ترند. به هر حال، اندازه گیری واقعی تخلخل واقعی که در آن حجم تخلخل های بسته نیز محاسبه می شود،ایده مناسبی برای آگاهی از خصوصیات مواد مانند خواص زنیته شدن است.درحقیقت، تخلخل، دانسیته بالک و دانسیته ظاهری جامد از ویژگی های حیاتی اشکال دیرگداز است.
۵- استحکام فشاری سرد (cold Crushing Strength)
استحکام فشاری سرد نیز یکی از خواص خوبی است که به همراه دیگر خواص مورد بررسی قرار می گیرد. این خاصیت نشان دهنده ی قابلیت تحمل بار اعمالی بر جسم است. و می تواند به همراه سایر خواص مانند دانسیته بالک و تخلخل به عنوان نشانه ای برای میزان پخت قطعه و یا مقاومت به سایش قطعه است.
۶- نقطه نرمی (Pyrometric cone Equivalent)
دمایی که در آن یک دیرگداز بواسطه وزن خودش تغییر شکل می دهد دمای نرم شدگی نامیده می شود. این دما بوسیله ی مخروط های آذر سنجی اندازه گیری می شود. دیرگدازها به خاطر داشتن ترکیب شیمیایی پیچیده، به طور تدریجی ذوب می شوند. در واقع این مواد در یک گستره ی دمایی ذوب می شوند. از این رو دیرگدازی یا نقطه ی گداز این مواد به روش مخروط های استاندارد تعیین می شود. مخروط های استاندارد آذرسنجی برای تعیین دما، تنها دمای نرم شدگی را به ما نشان می دهند. اما در شرایط کاری دیرگدازها، علاوه بر دما، بار نیز دیرگداز وارد می شود که می تواند باعث تغییر فرم دیرگداز در دماهای بسیار پایین تر از نقطه نرم شدگی بشود. با تغییر در شرایط محیطی مانند اتمسفر کاهنده، اعداد به دست آمده از این روش دماسنجی تغییر بسیاری می کند.
۷- دیرگدازی تحت بارگذاری (refractoriness under load)
تست دیرگدازی تحت بارگذاری (the refractoriness under load) که به آن تست RUL نیز می گویند، به ما دمای متلاشی شدن آجرها در شرایط کاری را می دهد.
به هرحال، در شرایط کاری واقعی که تنها یک سمت آجر حرارت می بیند،بخش سردتر آجر که حالت سبک تری دارد، مقدار بیشتری از نیروی اعمالی بر آن را تحمل می کند. از این رو، تست RUL نشان دهنده شاخصی از میزان دیرگدازی است. و می توان از آن در طراحی استفاده کرد. در شرایط کاری که دیرگداز از همه ی جهات تحت حرارت دهی است مانند شبکه ها (checkers)، تیغه ها (Partion walls) و…، داده های مربوط به تست RUL، کاملاً معنادارند.
۸- خزش در دمای بالا (Creep at high tempreture)
خزش یک خاصیت وابسته به زمان است. که معین کننده تغییر شکل ماده ی تحت بارگذاری در زمان معین و در دمای معین است. ملاک مورد پذیرش برای مواد دیرگداز عموماً این است که مقدار خزش فشاری در دما و بارگذاری مورد نظر بیش از ۰٫۳ درصد در ۵۰ ساعت اول بارگذاری نشود. این مقدار بدین علت تعیین شده است که سرعت خزش در انتهای منحنی خزش به مقدار ناچیزی کاهش می یابد. در صورتی که مقدار خزش فشاری دیرگدازی بیش از ۰٫۳ درصد نرسد، این دیرگداز مناسب است و می توان آن را با ایمنی بالا استفاده کرد.
۹- پایداری حجمی (Volume Stability)، انبساط (expansion) و انقباض (shrinkage) در دمای بالا
انقباض یا انبساط دیرگدازها می تواند در طی شرایط کاری اتفاق افتد.این تغییرات دائمی در ابعاد ممکن است به دلایل زیر رخ دهد:
تغییر در فرم های آلوتروپیک که باعث تغییر در وزن مخصوص می شود.
وقوع یک واکنش شیمیایی در دیرگدازها. که باعث بوجود آمدن یک ماده ی جدید با وزن مخصوص جدید می شود.
تعریف:
منابع مختلف تعاریف متفاوتی برای دیرگداز (Refractory) ذکر کرده اند، که هر یک جنبه خاصی از دیرگداز ها را در نظر گرفته است. تعاریف قدیم تر، مواد نسوز را موادی می دانستند که دماهای بیشتر از 1500 درجه سانتی گراد را تحمل کنند. تعریف کامل تر چنین است: مواد دیرگداز موادی اند که به عنوان مصالح ساختمانی کوره ها به کار می روند و می توانند خواص فیزیکی خود را در دماهای بالا و شرایط محیطی کوره حفظ کنند. بدیهی است که اهمیت یک دیرگداز فقط در پایداری حرارتی آن نیست، بلکه پایداری فیزیکی و شیمیایی آن در مقابل آثار مخرب محیط در دمای بالا نیز مطرح است. مثلا ممکن است نقطه ذوب یک دیرگداز حدود 2000 درجه سانتی گراد هم باشد، ولی نتواند مدت زیادی را در مقابل اثر سایشی و یا خوردگی مواد یا گازهای داغ دوام بیاورد.
در تعریف جامع تر مواد دیرگداز، حفظ خواص شیمیایی، فیزیکی، مکانیکی در محیط کوره مطرح است. به عبارت دیگر، دیرگداز ها موادی با نقطه ذوب و نقطه خمیری شدن زیادند که قادر به حفظ خواص شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی و ترمومکانیکی (خمشی، سایشی، شوک حرارتی و ...) در شرایط کاربردی و در دمای بالا باشند.
به لحاظ تاریخی کاملا معلوم نیست که ساخت مواد دیرگداز برای نخستین بار به دست چه کسی و در کدام کشور صورت گرفته است، اما احتمال می رود فینیقی ها و یا چینی ها پایه گذار این بخش از صنعت سرامیک باشند. بر طبق مدارک تاریخی، در ابتدا برای ساخت دیرگداز ها بیشتر از خاک های رسی معمولی استفاده می شد. از اوایل قرن نوزدهم میلادی به تدریج اندیشه افزودن مواد غیر پلاستیک به مواد اولیه مطرح شد که تاثیر بسزایی در کیفیت نهایی محصولات داشت. از این رو، با گذشت زمان محصولات بهتری وارد بازار شد. دستیابی به مواد اولیه مرغوب تر و خالص تر و استفاده از آن ها در صنایع دیرگداز گام بعدی در این راه بود و همزمان فنون ساخت نیز بهبود یافت که این دو در کنار هم به ارائه محصولات مناسب و مورد نیاز صنایع دیگر، از جمله صنایع تولیدی مادر، منجر شد، و نقش تعیین کننده ای در رشد این صنایع بر جای گذاشت.
در چهار دهه اخیر نیاز مبرم مصرف کنندگان مواد دیرگداز به استفاده ار محصولات جدید و مرغوب تر، موجب افزایش کمیت و کیفیت تولید انواع محصولات نوین دیرگداز ها شده است. گسترش تحقیقات همراهبا مطالعات پیشرفته علمی – کاربردی باعث شد تا یافته های جدید محققان علم مواد وارد صنایع دیرگداز شود. تلفیق این عوامل باعث جهشی در گسترش صنایع دیرگداز، مخصوصا در چند کشور صنعتی شد. صنعت نسوز در ایران در مقایسه با دیگر کشورهای صنعتی بسیار جوان است. برای مثال، شرکت سهامی دیدیر آلمان در سال 1834 میلادی ساخت مواد نسوز و دیرگداز را شروع کرد، در حالی که صنعت دیرگداز در ایران همراه با ورود صنعت سیمان به کشور شروع شد و برای اولین بار در سال 1318 (1937-1938) کارخانه نسوز امین آباد تهران با ظرفیت روزانه 5 هزار تن نسوز آغاز به کار کرد. با تاسیس کارخانه ذوب آهن اصفهان در سال 1350 که برای تولید فولاد به مقدار زیادی مواد نسوز احتیاج داشت، نخستین کارخانه بزرگ و مکانیزه تولید نسوز (کارخانه نسوز آذر فعلی) در کارخانه ذوب آهن اصفهان با ظرفیت اولیه تولید سالانه 40 هزار تن آجر و جرم در سال 1352 راه اندازی شد. ولی مهمترین کارخانه با قابلیت تولید انواع نسوز شرکت فرآورده های نسوز ایران می باشد که در سال 1352 با بهره گیری از تکنولوژی هاربیسون واکر آمریکا تاسیس و هم اکنون از شرکتهای مادر در این زمینه می باشد.
|