مواد دیرگداز و نسوز1

قدرت پایداری در درجه حرارتهای زیاد اگر چه یك عامل تعیین كننده برای گروه بندی یك ماده به عنوان یك دیر گداز می باشد ولی با این حال انتظار می رود كه ماده نسوز در مقابل نیروهای مخرب دیگری كه احیاناً در شرایط عمل رو به رو می شوند نیز مقاوم باشد . عوامل مخرب عبارتند از سایش ، ضربه ، ضربه های حرارتی ، حمله شیمیایی و بار مكانیكی زیاد در درجه حرارت بالا . موارد استعمال گوناگون مواد نسوز و شدت وضعیت نسوز را برای ارضای آن شرایط روشن می گرداند تعداد محصولات نسوز كه با توجه به تركیبات متنوع و نامحدود موارد موارد دیر گداز مختلف به دست می آید آنقدر زیاد است كه برای بحث در مورد این محصولات ، باید مواد نسوز را طبقه بندی نمود .

نسوزها را به چندین طریق می توان بندی كرد ولی مناسبترین آنها بر پایه تركیبات كلی و در درجه دوم شرایط فیزیكی و خواص مشخصه آنها می باشد .

نمونه های اولیه آجر نسوز شامل موارد زیر است :

1. آجرهای آلومینو سیلیكاتی
2. آجرهای بازی
3. آجرهای سیلیسی
4. آجرهای عایق بندی
5.  نسوزهای مخصوص : C-Sic –Zro2  زیركن – بریدها و نیتریدها

البته آجرها قبلاً شكل داده شده و معمولاً قبل از مصرف در درجه حرارت بالا حرارت داده می شوند ولی در بعضی موارد گرما ندیده و با پیوند های شیمیایی محكم می گردند مانند گروهی از آجرهای دو لومیتی و منیزیتی زفت اندود شده كه اساس به هم پیوستگی آنها اتصالات شیمیایی است .

آجرها از نظر ابعاد و شكل خارجی نیز طبقه بندی می شوند و معمولاً به صورت اندازه های استاندارد و شكل های مخصوص به كار می روند كه در قسمت شكلهای استاندارد آجرها مفصلاً به آنها خواهیم پرداخت .

از نگاهی دیگر می توان محصولاتی را كه در دماهای بالا (بین 600 تا 2000درجه سانتیگراد ) در دستگاههای و كوره ها در صنایع مختلف به كار گرفته می شوند را به عنوان دیر گدازها توصیف كرد و می توان چهار گروه از موارد دیر گداز را به صورت زیر از یكدیگر متمایز كرد :

1. محصولات شكل دار (آجرها)
2.  محصولات بی شكل كه مونولیتیك نیز نامیده می شوند (جرمهای سازه ای و تعمیراتی و مواد اتصال دهنده )
3.  محصولات ویژه (المانهای سازه ای)
4.  محصولات عایق

از آنجایی كه نقطه خمیری شدن مواد نسوز در بكارگیری آنها همیت به سزایی دارد نمونه آزمایشی ان را به صورت مخروطهای زیگر می سازند و ابتدا در آزمایشگاه نقطه خمیری شدن آن را بدست می آورند . مخروط زیگر یك مخروط سه گوش مثلث القاعده باریك و بلندی می باشد و روی قاعده اش در كوره آزمایش قرار داده می شود . مخروط بر حسب تركیب خود در درجه حرارت معینی نرم و سرش به سمت قاعده خم می گردد . در موقع آزمایش با بهره گیری از نمودارهای استاندارد كه درجه حرارت خمیری شدن آنها معلوم است ، درجه حرارت كوره را به تدریج بالا می برند و زمانی كه نمونه آزمایشی نرم و خمیری گردید در مقایسه با مثلاً سه مخروط استاندارد دیگر كه یكی وا رفته و دیگری خم گشته و سومی هنوز نرم نشده به درجه حرارت خمیری شدن ماده نسوز مورد آزمایش پی می برند .

مواد اصلی دیر گداز

مواد دیر گداز بر پایه شش اكسید اصلی Sio2,AL2O3 ,Mgo ,cao,cr2o3 ,zro2 و تركیبات بین انها كه اخیراً اغلب در تركیب با كربن نیز هستند ، قرار دارند .(شكل 1)

علاوه بر كربن و كاربید سیلسیم مقدار كمی كاربید بور (B4C) و نیتریدها (si3N4) و (BN) نیز برای كاربردهای ویژه به مجموعه فوق اضافه می شود . این مواد و تركیبات اصلی بواسطه این حقیقت كه در  دماهای بالا ذوب می شوند ، اهمیت دارند . (جدول 1) به منظور درك رفتار پیچیده نرم شوندگی مواد چند فازی ساخته شده از مواد دیر گداز ، می توان به دیاگرام های فازی مراجعه كرد .

شناسایی بر اساس رفتار شیمیایی

شناخت رفتار واكنشی یا مواد شیمیایی مواد دیر گداز برای اطمینان از كاربرد صحیح این محصولای اهمیت زیادی دارد . بیشترین سازگاری این مواد با سرباره ها و ذرات معلق كه جزیی از محصولات فرایند هستند مطرح است تاكمترین واكنش را داشته باشند و در نتیجه ، فرسایش حاصل از خوردگی كاهش می یابد . ا ز دیدگاه شیمیایی مواد دیر گداز با عنوان اسیدی ، قلیایی و یا تقریباً خنثی نامگذاری می شود .         

اجسامی كه مواد دیر گداز مورد حمله قرار می دهند نیز اغلب بر اساس رفتار واكنش شیمیایی نام گذاری می شوند . در رابطه با سرباره ها نسبت مولی cao/cio2 پایین تر از یك ، به عنوان سرباره اسیدی و نسبت دو و بالاتر به عنوان سرباره قلیایی مطرح هستند . محدوده میانی برای هر دو نوع اكسیدهای قلیایی و اسیدی مقدار كمی خورنده است .

طبقه بندی مواد دیرگداز

طبقه بندی مواد دیرگداز بر اساس تك تك ویژگی های اصلی آنها كه معمولاً دارای محدودیت هستند انجام می شود . مواد اولیه مصرفی ، همچنین روش های ساخت و كاربرد ، فاكتورهای دیگری هستند كه معیارهای طبقه بندی مواد دیرگداز را تشكیل      می دهند .

خواص زیر به عنوان معیارهای دیگری برای تعیین ویژگی های مواد دیر گداز بكار      می روند :

- طبقه بندی گروهی بر طبق اجزای شیمیایی اصلی (یعنی AL2O3 یا Mgo)

• نوع ماده  اولیه اصلی (طبیعی ،سنتز شده یا ماده مركب ، بعنی پیش زینتر شده و نپخته ، كلیسینه شده ، زینتر شده یا ذوب شده )
•  نوع اتصال (سرامیكی با پخت در دمای كمتر از 800 درجه سانتیگراد ، شیمیایی ، معدنی با واكنش در دمای بیشتر از 800 درجه سانتیگراد ، هیدرولیك ، ((گیرش در دمای اتاق )) و آلی و ذوب شده )