اقلام مصرفی و نسوز

مواد دیرگداز گران‌بها هستند و هرگونه خرابی در این مواد باعث افزایش زمان تولید، از بین رفتن ادوات و در برخی مواقع باعث از بین رفتن محصول می گردد. نوع دیرگداز مصرفی بر روی میزان مصرف انرژی، کیفیت محصول نهایی و همچنین بر فرایند ایمن در تولید مواداثر گذار است. نباید برای پرسنل خط تولید و کسانی که آن‌ها را نصب می‌کنند، شرایط خطرناک ایجاد کنند. ضمناً دیرگدازها نباید در شرایط استفاده شدن و همچنین پس از اینکه به صورت زباله صنعتی در می‌آیند، موجب آلودگی زیست‌محیطی شوند. بنابراین انتخاب نوع دیرگداز برای کاربردهای معین بسیار مهم است.

نسوزها موادی هستند که حرارت‌های بالا را به خوبی تحمل کرده (بسته به نوع مصرف مقاومت حرارتی نسوزها متفاوت است.) و در آن حرارت در واکنش‌های شیمیایی فراورده‌ای که در کوره در حال شکل گرفتن است شرکت نکرده و در مقابل سایش و ضربه مقاومت نموده و در ان حرارت به هیچ وجه تغییرات فیزیکی و شیمیایی در ان ظاهر نمی‌شود. موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران به موجب استاندارد شماره ۲۶۳۱ موادی را نسوز میداند که بتواند ۱۴۵۰ درجه سانتی گراد را تحمل کند.

پارس‌خورشید واردکننده انواع اقلام نسوز مانند ول بلوک پاتیل، افشانک‌های آب‌پاش، صفحه اسلاید گیت، نازل داخلی و خارجی پاتیل، نازل تاندیش، ول بلوک پروس پلاگ و پروس بلاگ است.

مواد نسوز چه اهمیتی در صنعت دارند؟

عملکرد کوره‌های صنعتی متاثر از نوع نسوزها یا دیرگدازهایی است که در آن بکار رفته است. مرغوبیت و خواص دیرگدازهای مصرفی به همراه نصب صحیح آن‌ها، عواملی هستند که عمر مفید و بازدهی کوره‌ها را مشخص می‌کنند. بررسی و شناخت دقیق و علمی دیرگدازها به عنوان یک شاخص اصلی در صنایع مادر کشور، که مصرف‌کننده اصلی آن‌هاست، امری ضروری است. البته بکارگیری و نصب صحیح دیرگداز در کوره‌ها، طراحی دقیق و مهندسی، در بازدهی کوره‌ها حائز اهمیت است. ارزیابی‌ها نشان می‌دهد که حتی اگر دیرگدازهای عالی و مناسب هم در دسترس باشند ولی به‌طور صحیح از آن‌ها استفاده نشود بازدهی مناسبی نخواهد داشت.

شایان ذکر است که نیاز به دیرگدازها صرفاً در ارتباط با حرارت نیست، بلکه عوامل دیگری نیز مطرح است، مانند استحکام (مخصوصاً استحکام در دمای بالا) و مقاومت در برابر خوردگی (شیمیایی-فیزیکی).

صنایع متعددی در فرایند تولید خود نیازمند مصرف دیرگداز هستند، در زیر بخشی از آن‌ها اشاره می‌شود:

• صنایع آهن و فولاد
• صنایع فلزات غیرآهنی
• صنایع شیشه
• صنایع پتروشیمی
• صنایع پالایشگاهی
• نیروگاه‌ها
• کوره‌های صنایع سرامیک
• توربین‌های گازی * رآکتورهای هسته‌ای
• صنایع سیمان و آهک
• کوره‌های زباله سوز

در صنعت متالورژی، دیرگدازهادر کوره‌های ذوب فلزات، خطوط نقل و انتقال مذاب و سرباره، جداره‌های دودکش‌ها و مجاری عبور گاز بکار گرفته می‌شوند. در صنایع غیرفلزی، دیرگدازها عمدتاً در گرمکن‌ها، ریفورمرهای هیدروژنی، ریفورمرهای اولیه و ثانویه آمونیاک، کوره‌های کراکینگ، زباله سوزها، بویلرها، واحدهای کراکینگ کاتالیستی، کک سوزی، کوره‌های گوگرد و... بکار گرفته می‌شوند. با توجه به نوع کاربرد، دیرگداز باید تأثیرات مخربی همچون مواد ساینده، فشار، عوامل شیمیایی، شوک حرارتی، ضربات فیزیکی، تجزیه‌های حرارتی، و... را تحمل کند. این عوامل مخرب معمولاً در دمای بالا اتفاق می‌افتند. از آنجایی که فرایندهای بیان شده نیازمند دماهای عملیاتی بالا هستند، مواد دیرگداز مورد استفاده در این صنعت باید در دماهای بالا و پایین‌تر از دمای عملیاتی پایدار باشند.

دیرگدازها از دیرباز تاکنون

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 می‌رود فینیقی‌ها و یا چینی‌ها پایه گذار این بخش از صنعت سرامیک باشند. بر طبق مدارک تاریخی، در ابتدا برای ساخت دیرگداز‌ها بیشتر از خاک‌های رسی معمولی استفاده می‌شد. 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 آن‌ها 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 کننده‌ای 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 دیرگداز‌ها شده است. گسترش تحقیقات همراه با مطالعات پیشرفته علمی – کاربردی باعث شد تا یافته‌های 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 فرآورده‌های نسوز ایران است که در سال 1352 با بهره گیری از تکنولوژی هاربیسون واکر آمریکا تاسیس و هم اکنون از شرکتهای مادر در این زمینه است.

ظرفیت تولید نسوز در کشور، از حدود 60 هزار تن در سال 1357، با رشدی بیش از چهار برابر نسبت به قبل از پیروزی انقلاب اسلامی، به سالانه 250 هزار تن افزایش یافته است. شایان ذکر است که امروزه کل نیاز صنایع کشور به انواع فرآورده‌های نسوز سالانه 250 هزار تن برآورد شده است. با وجود واردات مقداری از نسوزهای مصرفی، پتانسیل صادرات سالانه چندین هزارتن انواع فرآورده‌های نسوز در داخل نیز فراهم شده است.

اگر برای تصمیم‌گیری در خرید اقلام نسوز نیاز به راهنمایی دارید، با واحد فنی پارس‌خورشید تماس بگیرید.

ویژگی‌های اقلام نسوز

خواص یک دیرگداز متاثر از چند عامل مهم است که کنترل هر یک از آن‌ها دارای اهمیت است. مهم‌ترین این عوامل عبارت‌اند از:

• ریزساختار
• نوع و خلوص مواد اولیه
• تکنولوژی ساخت
• عوامل و شرایط محیطی

با توجه به نوع مواد اولیه و کیفیت نهایی، فرایند ساخت خاصی انتخاب می‌شود که ریزساختار مطلوب را ایجاد کند. وقتی نسوزی با کیفیت مطلوب ایجاد شود، خواص و شرایط کاری مورد نظر را خواهد داشت و نیز در معرض تخریب زود هنگام نخواهد بود. لذا برای شناخت بیشتر و دقیق‌تر انواع دیرگدازها و به منظور بررسی کیفیت محصولات تولیدی و کسب اطلاعات لازم، اندازه‌گیری ویژگی‌ها و خواص دیرگدازها و در نهایت تطبیق آن با استانداردهای موجود (چه استاندارد داخلی و چه استاندارد جهانی)، ضرورت تام دارد.

در این مواد خواص حرارتی به عنوان ویژگی اصلی مد نظر است در حالی که سرامیک‌ها عمدتاً به علت خواص مکانیکی، شیمیایی، نوری، الکتریکی و مغناطیسی مورد استفاده هستند. حجم استفاده از این مواد در مقایسه با سرامیک‌ها بسیار زیاد است. عمدتاً دارای درصد بالایی تخلخل هستند درحالی که عمدتاً سرامیک‌ها به صورت چگال کاربرد دارند. عمده چگال شدن ساختار به هنگام شکل‌دهی حاصل می‌شود نه به هنگام پخت.

عمر مفید جداره نسوز کوره‌های صنعتی عمدتاً به طراحی، روش‌های نصب و همچنین انتخاب مواد نسوز برای شرایط سرویس دهی بستگی دارد. هر گروه از این مواد؛ یعنی، شکل دار یا بی شکل و متراکم یا سبک، نیاز به تکنیک‌های طراحی و نصب خاص خود را دارد.

امروزه کار طراحی توسط نرم‌افزارهای کامپیوتری انجام می‌شود.

مشخصات نسوزها

•  درجه حرارت

هرکوره با توجه به حرارتی که برای پخت و به عمل اوردن محصول خود نیاز دارد، محتاج به نسوزی است که بتواند حرارت کوره را به خوبی تحمل شود، در این صورت نسوزها با توجه به محل مصرف می‌باید بتوانند حرارت کوره را به خوبی تحمل نموده و به مرحله خمیری نرسند در این صورت باد حرارت قابل تحمل برای نسوزها چند درصد بیشتر از حرارت موجود در کوره باشد.

• تغییر شکل

می‌دانیم کلیه اجسام در مقابل حرارت‌های بالا تغییر شکل می‌دهند و معمولاً در موقعیکه حرارت بالا می‌رود منبسط شده و در موقع سرد شدن منقبض می‌شود. اگر در یک کوره ذوب اهن یا پخت سیمان قطعات نسوز منبسط شوند و به هم فشار وارد کنند در ابتدا موجب محکمتر شدن به یکدیگر و اتصال بیشتر آن‌ها به بدنه کوره می‌شوند ولی رفته رقته در اثر زیاد شدن انبساط، نسوزها به یکدیگر فشار آورده و باعث خرد شدن خود می‌گردند. و اگر از ابتدا نسوزها را با فاصله بچینند تا از این فشار جلوگیری کنند یا نسوزها در اثرانقباض تقلیل حجم پیدا کنند در جای خوذ لق شده و موجب فرو ریختن نسوز می‌شود. پس ملاحظه می‌شود که نسوزها مخصوصاً در کوره‌های گردنده باید دارای خاصیتی باشند که انقباض و انبساط آن‌ها موجب خرد شدن یا فروریختن آن‌ها نشود.

• تغییر عناصر متشکله در اثر حرارت

نسوزهایی که در مواد اولیه آن‌ها بعضی از اکسیدهای اهن مانند اکسید آهن (III) و اکسید آهن (II) وجود دارد اگر از مواد موجود در کوره گازCO تولید شود این گاز با اکسیژن موجود در اکسید اهن ترکیب شده و به گاز کربن دی‌اکسید تبدیل گردیده و متصاعد می‌شود و اهن موجود در نسوزها را ازاد نموده و موجب تغییر ماهیت نسوزها می‌شود از این رو حداکثر مقدار مجموع این اکسیدها و سایر اکسیدهای گداز اور مانند آهک واکسید منیزیم نباید در نسوزها از ۵ درصد تجاوز کند.

• شرکت در واکنش‌های شیمیایی

نسوزها نباید در واکنش‌های شیمیایی که در مواد داخل کوره صورت می‌گیرد شرکت نموده و روی خواص محصول اث بگذارند. بدین لحاظ باید قبلاً محیط کوره از نظر انکه اکسیدکننده است یا احیاکننده تشخیص داده شود و نسوز مناسب انتخاب شود.

• مقاومت در برابر نیروهای موجود در کوره

نسوزها باید در مقابل نیروهایی (مانند سایش - فشار - ضربه و...)که از طرف مواد داخل کوره به آن‌ها وارد می‌شود به خوبی مقاوم بوده و مخصوصاً باید قابلیت تحمل بار کوره را داشته باشند.

ترکیبات اصلی مواد نسوز

مواد دیرگداز بر پایه شش اکسید اصلی، SiO_۲ ، ZrO_۲ ، MgO، CaO، Cr_۲O_۳ ، Al_۲O_۳ و ترکیبات بین آن‌ها که به‌تازگی اغلب در ترکیب با کربن نیز هستند، قرار دارند.

مواد تشکیل‌دهنده نسوزها:

• دولومیت‌ها
• رس‌ها
• بوکسیت‌ها
• کرومیت‌ها
• دیاتومیت‌ها

مواد اولیه صنعت نسوز عبارتند از منیزیت، بوکسیت، سیلیس، دولومیت، رس‌های دیرگداز، پیروفیلیت، سیلمانیت، کرومیت، گرافیت، زیرکون،  ورمیکولیت و دیاتومیت و اولوین

کاربردهای مواد نسوز

جداره دستگاه‌هایی که فرایندهای حرارتی دارند (کوره‌های ذوب، پخت و عملیات حرارتی) و مخازن حمل مذاب.

عایق‌کاری گرمایی

ساخت قطعاتی طراحی شده در محیطهای گرم (سر مشعلها. سر نازلها)

صنعت آهن و فولاد بزرگ‌ترین مصرف کننده محصولات دیرگداز است. از دیگر صنایع مصرف کننده محصولات دیرگداز، صنایع نفت، گاز و پتروشیمی است. همچنین در صنایع شیشه، نیروگاه‌ها، رآکتورهای هسته‌ای، کوره‌های ساخت سیمان و آهک، کوره‌های زباله سوزی (برای تولید برق)، صنایع فلزات غیرآهنی (مس، آلومینیم، روی و سرب و…)و توربین‌های گازی نیز کاربرد چشم‌گیری دارند.

اتلاف گرمایی از جداره کوره به عوامل زیر بستگی دارد:

• دمای داخل کوره
• دمای هوای بیرون
• سرعت جریان هوای بیرون
• پیکربندی دیواره‌های کوره
• قابلیت نشر دیواره‌ها
• ضخامت دیواره‌ها
• رسانایی گرمایی دیواره ها

دو مورد آخر که در بالا اشاره شد به راحتی بوسیله تولیدکنندگان کوره قابل کنترل است. از بحث انجام شده می‌توان موارد زیر را نتیجه گرفت:

• هنگامی که ضخامت دیواره افزایش یابد، اتلاف گرما کاهش می‌یابد.
• هنگامی که ضخامت عایق افزایش یابد، اتلاف گرما کاهش می‌یابد.

تأثیر عایق کاری در کاهش اتلاف گرما از افزایش ضخامت دیرگداز بیشتر است (تقریباً یک سانتیمتر از یک آجر عایق تأثیری برابر با 5-8سانتیمتر آجر ساخته شده از رس را دارد.) در کوره‌های غیرمداوم، جداره عایق کاری شده نازک نسبت به جداره‌های ضخیم‌تر ترجیح داده می‌شود زیرا در جداره‌های نازک تر انرژی کمتری ذخیره می‌شود.

یکی از روش‌هایی که می‌تواند استفاده شود تا گرمای ذخیره شده را کاهش دهیم این است که دیرگدازهای بخش داخلی آستر نسوز را از نوع مواد عایق استفاده کنیم. دیرگدازهای مناسب با استحکام خوب و مقاوم در برابر خردشدن را می‌توان در گستره دمایی 1300 درجه سانتیگرد استفاده کرد. این دیرگدازها که از جمله مواد عایق محسوب می‌شوند را عایق‌های سطح داغ (hot face insulation) نامیده می‌شوند.

آجرهای ساخته شده از عایق‌های هات فیس از دیرگدازهای معمولی سبک ترند. این آجرها معمولاً وزنی معادل یک سوم یا یک دوم آجرهای دیرگداز معمولی دارند. بنابراین گرمای ذخیره شده در داخل این آجرها بسیار کم است.

فاکتورهای اساسی که بر روی عملکرد دیرگدازها اثر می‌گذارد عبارتند از:

دما، ترکیب شیمیایی، ترکیب شیمیایی گاز یا سرباره، سرعت حرکت سرباره (حالت آرام یا توربلانت)، تنش‌های ترمومکانیکی. علاوه براین، انتخاب نوع دیرگداز به نوع کوره و یا واحد حرارتی و شرایط غالب در حین کاربرد بستگی دارد. شرایط غالب در حین کاربرد عبارت است از:

اتمسفر گازی، حضور سرباره، نوع فلز شارژ شده به کوره و...

دمای کاربرد ممکن است مهم‌ترین عامل باشد اما قطعً تنها عامل قطعی برای انتخاب دیرگدازها نیست. انتخاب صحیح دیرگدازها برای کاربردی خاص باعث می‌شود تا عملکرد آن فرایند به خاطر خواص آن دیرگداز تحت تأثیر قرار گیرد. و بهبود یابد. هر طراح کوره باید اطلاعات کافی در مورد وضعیتی که دیرگدازهای یک کوره با آن‌ها روبرو می‌شوند، داشته باشد. سازندگان و استفاده کنندگان از دیرگدازها باید قبل از انتخاب دیرگداز به نکات زیر توجه کنند.

• ناحیه مورد استفاده
• دمای کارکرد
• میزان سایش و ضربات اعمالی
• نیروهای ساختاری وارد بر کوره
• استرس‌های اعمالی به خاطر گرادیان دما در ساختار و نوسان دمایی
• سازگاری شیمیایی با محیط کوره
• انتقال حرارت و صرفه جویی در مصرف انرژی
• صرفه جویی اقتصادی

از میان فاکتورهای بالا باید ارزیابی هدفمند صورت گیرد. تخمین مناسب از ویژگی‌های مورد نیاز باید به عنوان خطوط راهنما برای انتخاب مواد دیرگداز در نظر گرفته شود.

مسئله حفاظت از انرژی مسئله بسیار مهمی است که مورد توجه تولید کنندگان و مصرف کنندگان کوره‌ها است. مصرف سوخت را می‌توان به دو روش کاهش داد. یکی با عایق کاری و دومی با افزایش سرعت فرایند تولید. هر دو روش گفته شده باعث کاهش مصرف انرژی برای هر تن محصول تولیدی می‌شوند.

تقریبا ۸۰ تا ۸۵ درصد نسوزهای تولید شده در دنیا در کارخانه‌های ذوب اهن و سیمان پزی مورد استفاده قرار می‌گیرد و ۱۵ تا ۲۰ درصد در کارخانه‌های شیشه گری - کاشی سازی - تونل‌های اجر پزی و غیره مورد استفاده واقع می‌شوند.

لیست اقلام نسوز پارس‌خورشید

• ول بلوک پاتیل
• افشانک‌های آب‌پاش
• صفحه اسلاید گیت
• نازل داخلی و خارجی پاتیل
• نازل تاندیش
• ول بلوک پروس پلاگ
• پروس بلاگ