up
Search      menu
زمین شناسی,جغرافیا :: مقاله ديرگدازها PDF
QR code - ديرگدازها

ديرگدازها

ديرگدازها (2)

ديرگدازه هاي زيرکونيا (Zirconia Refractories)
اکسيد زيرکونيم (Zro2) يک ماده ي پلي مورف (Polymorphic material). است از اين رو استفاده از اين ماده به عنوان ديرگداز داراي مشکلاتي است. و اين مسئله ضروري است که قبل از بکار بردن آن به عنوان ديرگداز، آن را پايدار کرد. پايدار نمودن اکسيد زيرکونيوم با افزودن مقادير کم از کلسيم، منيزيم و سزيم اکسيد و... انجام مي شود. خواص زير کونياي پايدار شده به طور عمده به درجه ي تثبيت و کيفيت ماده ي تثبيت کننده و کيفيت مواد اوليّه (اکسيد زيرکونيا) بستگي دارد. ديرگدازهاي زيرکونيا دارا استحکام بسيار بالايي در دماي اتاق هستند . و اين استحکام را تا بالاتر از 1500C حفظ مي کنند بنابراين اين ديرگدازها براي استفاده شدن در کوره ها و پاتيل ها مناسب هستند.رسانايي گرمايي اکسيد زيرکونيا نسبت به اغلب ديرگدازها بسيار کمتر است. از اين رو اين ماده به عنوان ديرگداز عايق براي دماهاي بالا مورد استفاده قرار مي گيرد. بدليل اينکه اتلاف گرمايي اکسيد زير کونيا بسيار پايين است و همچنين اين ماده به آساني با فلزات مذاب واکنش نمي دهد. بنابراين اين ديرگداز به طور خاص مي تواند در بوته هاي ذوب فلزات استفاده شوند. زير کونيا ماده ي ديرگداز مناسب براي کوره هاي ذوب شيشه است. زيرا اين ماده به آسماني با شيشه مذاب تر نمي شود و از اين رو به آساني با شيشه واکنش نمي دهد.
ديرگدازهاي اکسيدي
غالباًٌ مواد ديرگداز آلومينايي که داراي اکسيد آلومينيم و مقادير ناچيز از ناخالصي هستند، به عنوان آلوميناي خالص شناخته مي شوند.
آلومينا يکي از پايدارترين اکسيد هاي شناخته شده است.اين ماده استحکام مکانيکي بسيار خوبي دارد. اين اکسيد در آب، بخار آب، بسياري از اسيدهاي غير آلي ومواد قليايي حل نمي شود. اين خواص باعث شده است تا آلومينا ماده ي مناسب براي ساخت بوته هاي ذوب سديم کربنات، سديم هيدروکسيد وسديم پراکسيدباشد.
اين ماده مقاومت بسيار خوبي در برابر اتمسفرهاي اکسيدي واحياي دارد. آلومينا به طور فراوان فرآيندهاي حرارت دهي صنعتي استفاده مي شود. آلوميناي بسيار متخلخل نيز براي عايق بندي کوره هاي استفاده مي شوند که در دماهاي بالا تر از 1850C کار مي کنند.
ديرگدازهاي مونو ليتيک (Monolitic Refractories)
ديرگدازهاي مونوليتيک مخلوط هايي از گرانول هاي خشک يا مواد پلاستيک هستند که براي عايق کاري به بخش هاي مورد نظر متصل مي شوند. ديرگدازهاي مونوليتيک شامل ديرگدازهاي پلاستيک (plastic nefractories) ، مخلوط هاي کوبيدني (ramning Mixes) ، مخلوط هاي پاشيدني (gunning Mixes) ، وريختي ها ( Castable) مي شوند.درگدازهاي مونوليتيک با سرعت بالايي درحال جايگزيني با ديرگدازهاي نپختني هستند.اين جايگزيني بيشتر در پاتيل هاي صنعتي اتفاق مي افتد.ويژگي هاي مهم اين ديرگدازها عبارتند از:
1. کم شدن محل اتصال دوقطعه ديرگداز.در واقع اين شکاف ها ، نقاط ضعيف ذاتي در محصولات ديرگداز هستند.
2. نصب واجراي اين ديرگدازها سريعتر است و نياز به مهارت کمتري دارد.
3. خواص اين ديرگدازها از آجرهاي پرسي بهتر است.
4. حمل ونقل اين نوع دير گدازها آسان تر است.
5. زمان تعميرات براي دستگاه هايي که بوسيله ي اين نوع ديرگدازها آستر کاري مي شوند،کوتاهتر است.
6. اين نوع ديرگدازها محدوديت شکلي ديرگدازهاي ديگر را ندارند.
7. اين ديرگدازهاي مقاومت بهتري در برابر تخريب شدن دارند.
8. اين ديرگدازها ثبات ابعادي بهتري دارند.
9. روش هاي نصب واجراي اين ديرگدازها قابل بهبود هستند.
10. اين ديرگدازها را حتي زماني که کوره ي خاموش گرم است نيز مي توان تعمير نمود.
11. کاربردهاي اين نوع ديرگدازها متعدد است.
مواد عايق کننده (Insulating materials)
مواد عايق کننده اتلاف گرمايي زيادي را که از ميان ديوارها اتفاق مي افتد،کاهش مي دهد.عايق کاري هنگامي مؤثر است که يک لايه از مواد داراي رسانش گرمايي پايين بين محل گرم وسرد،ايجاد گردد. وجود اين لايه باعث مي شود تا دماي سطح سرد کاهش يابد.
رسانايي گرمايي پايين مواد عايق بخاطر وجود تخلخل دراين مواد ايجاد مي شود.اين درحالي است که ظرفيت گرمايي اين مواد به دانسيته ي بالک وگرماي ويژه (Specific heat) بستگي دارد. ساختار اين گونه مواد عايق بدين صورت است که در آنها تخلخل هاي بسيار ريز وجود دارد. و در داخل اين تخلخل ها پر از هواست. در واقع خود هوا نيز داراي رسانايي گرمايي بسيار اندک است. گرماي زياد بر روي مواد عايق اثرات مضر دارد. امّا دمايي که در آن دما مواد عايق مختلف اين اثرات نامطلوب را نشان مي دهند، متفاوت است. از اين رو انتخاب يک عايق مناسب بايد با توجه به دماي کاربري و خصوصيات رسانشي آن انجام شود.
يکي از پرمصرف ترين مواد عايق دياتوميت (diatomite) است . اين عايق با نام kieselguhr نيز معروف است .ساختار دياتوميت بدين صورت است که در آن توده اي اسکلت مانند از گياهان آبزي بسيار ريز وجود دارد.اين گياهان هزاران سال پيش در کف درياها ودرياچه ها دفن شده اند.از لحاظ شيميايي اين ماده از سيليس مخلوط شده با رس ومواد آلي تشکيل شده است.امروزه گستره ي وسيعي از ديرگدازهاي عايق وجود دارند که اين ديرگدازهاي عايق داراي خواص متنوعي هستند. خواص فيزيکي مهم برخي از ديرگدازهاي عايق در جدول سه آورده شده است.
چيدمان عايق ها (attaching Insulation)
روش چيدمان آجرهاي عايق در شکل يک آورده شده است. درشکل يک ، يک آجر 115 ميلي متري در بخش بيروني جداره ي داخلي قرار دارد. همچنين فضاي خالي به اندازه ي 76 ميلي متر بين ديواره هاي قديمي وجديد رها مي شود که ممکن است اين فضا با آجرهاي عايق پر شود .براي اينکه صلبيت جداره حفظ گردد اين مسئله ضروري است که ديواره بوسيله ي يک تير T شکل 600 ميلي متري مهارگردد.
الياف سراميکي (Ceramic Fibers)
الياف سراميکي نيز يکي از گروه هاي مواد عايق هستند.الياف سراميکي بوسيله ي وزش يک گاز با سرعت بالا به باريکه اي از مذاب ماده اي آلومينو سيليکاتي توليد مي گردد .مذاب داراي ترکيب شيميايي مشخص است و بنابراين سرعت وزش باد وترکيبش معين مي گردد.پس از سرد شدن سريع مذاب، موادي کرک مانند حاصل مي گردد.اين مواد که شبيه به الياف پنبه هستند را مي توان با استفاده از فرآيندهاي ريسندگي به پارچه،پتو، بلوک و... تبديل کرد.
اين محصولات داراي خصوصيات زير هستند.
1. رسانايي گرمايي پاييني دارند.
2. حجم حرارتي (heat Storage)بسيار پاييني دارند.
3. بسيار سبک هستند.
4. در مقابل شک هاي حرارتي ايمن هستند.
5. از لحاظ شيميايي پايدار هستند.
6. مقاومت به ترشدن در برابر فلزات غير آهني مانند آلومينيوم - روي وآلياژهايشان را دارند.
انتخاب ديرگدازها (Selection of refractories)
فاکتورهاي اساسي که بر روي عملکرد ديرگدازها اثر مي گذارد عبارتند از:
دما، ترکيب شيميايي، ترکيب شيميايي گاز يا سرباره، سرعت حرکت سرباره (حالت آرام يا توربلانت)، تنش هاي ترمومکانيکي. علاوه براين، انتخاب نوع ديرگداز به نوع کوره و يا واحد حرارتي و شرايط غالب در حين کاربرد بستگي دارد. شرايط غالب در حين کاربرد عبارت است از:
اتمسفر گازي ، حضور سرباره ، نوع فلز شارژ شده به کوره و ... .
دماي کاربرد ممکن است مهمترين عامل باشد اما قطعً تنها عامل قطعي براي انتخاب ديرگدازها نيست. انتخاب صحيح ديرگدازها براي کاربردي خاص باعث مي گردد تا عملکرد آن فرآيند به خاطر خواص آن ديرگداز تحت تأثير قرار گيرد. و بهبود يابد. هر طراح کوره بايد اطلاعات کافي در مورد وضعيتي که ديرگدازهاي يک کوره با آنها روبرو مي شوند، داشته باشد. سازندگان و استفاده کنندگان از ديرگدازها بايد قبل از انتخاب ديرگداز به نکات زير توجه کنند.
1. ناحيه ي مورد استفاده
2. دماي کارکرد
3. ميزان سايش و ضربات اعمالي
4. نيروهاي ساختاري وارد بر کوره
5. استرسهاي اعمالي به خاطر گراديان دما در ساختار و نوسان دمايي
6. سازگاري شيميايي با محيط کوره
7. انتقال حرارت و صرفه جويي در مصرف انرژي
8. صرفه جويي اقتصادي
از ميان فاکتورهاي بالا بايد ارزيابي هدفمند صورت گيرد. تخمين مناسب از ويژگي هاي مورد نياز بايد به عنوان خطوط راهنما براي انتخاب مواد ديرگداز در نظر گرفته شود.
مسئله ي حفاظت از انرژي مسئله ي بسيار مهمي است که مورد توجه توليد کنندگان و مصرف کنندگان کوره ها است. مصرف سوخت را مي توان به دو روش کاهش داد. يکي با عايق کاري و دومي با افزايش سرعت فرآيند توليد. هر دو روش گفته شده باعث کاهش مصرف انرژي براي هر تن محصول توليدي مي شوند.
واقعيات در مورد ديرگدازهاي انتخابي
1. واکنش ها و سايش به صورت اکسپنانسيلي با افزايش دما، افزايش مي يابد.
2. سيکل هاي گرمايي باعث پديد آمدن ترک، کاهش استحکام و خردشدن مواد مي شود.
3. فعل و انفعالات در ديرگدازها عادي است.
4. محکم تر همواره بهتر نيست.
5. عمر مفيد آستر ديرگداز بوسيله ي ضعيف ترين بخش آن تعيين مي شود.
6. عمر مفيد کوتاه تر مي تواند ارزش افزوده ي بيشتري داشته باشد.
7. ساخت ديرگدازها بايد با استفاده از مواد خالص تر و بسيار ظريف توليد شود.
8. طراحي ريزساختار-کنترل شکل دانه ها
اجزاي تشکيل دهنده ي آستر هاي دير گداز
جداره هاي پوشش داده شده با ديرگداز از يک غشاء فولادي در بيرون و چندين غشاء ديرگداز در داخل تشکيل شده است.
آسترهاي ديرگداز ممکن است از مواد مونوليتيک ريختني يا آجرچيني (با ملات يا بدون ملات) تشکيل شده باشد.
در اکثر موارد، آستري ها از چندين لايه ديرگداز با خواص متفاوت تشکيل شده اند:
* لايه ي داخلي آستر ديرگداز که با فرآيند (مذاب فلز، سرباره و گازهاي خورنده) در تماس است.
* لايه هاي بين پوسته و لايه ي داخلي که در اغلب موارد براي ايجاد ايمني و عايق کاري استفاده مي شوند. لايه هاي عايق براي جلوگيري از هدررفتن انرژي و نگه داشتن دماي پوسته در سطح مناسب، استفاده مي شود.
ديرگدازها در هنگام حرارت ديدن داراي انبساط معناداري هستند. در شرايط کاري، تحت شرايط محدود کننده ي مکانيکي و گرمايي، آسترهاي ديرگداز بواسطه ي گراديان دمايي و نيروهاي گرمايي تغيير ضخامت پيدا مي کنند.
انبساط گرمايي آزاد آستر نسوز بوسيله ي ساختار فولادي بيروني (پوسته) کنترل مي شود. در اکثر موارد،تنش هاي گرمايي بوجود آمده به دليل وجود موانع حرارتي بسيار بيشتر از تنش هاي بوجود آمده بوسيله ي وزن کوره است. (تنش هاي حاصل از وزن به عنوان مثال در گستره ي 0.2 تا 1 مگاپاسکال است در حالي که تنش هاي حاصل از انبساط گرمايي مي تواند در گستره ي 15-100 مگاپاسکال باشد.) از ميان تمام شکل هاي مورد استفاده در ساخت ديواره هاي صنعتي، به نظر مي رسد که ساختارهاي ديرگداز مسطح و استوانه اي بهترين هندسه را داشته باشند. ديواره هاي عايق کاري شده با نسوزها عموماً به دو صورت ساخته مي شوند: يکي به صورت استوانه اي و يکي مسطح.
* آسترهاي استوانه اي که به خاطر انبساط حرارتي و فشار هيدرواستاتيک (حاصل از مذاب فلزي) در تماس کامل با پوسته ي فولادي است. بنابراين هر دو نيروي وارده بر بدنه ي ديرگداز به صورت يکنواخت بر بدنه ي استوانه اي وارد مي شود.
* رفتار آسترهاي ديرگداز مسطح به طور قابل ملاحظه اي از آسترهاي استوانه اي متفاوت است. آسترهاي مسطح ديرگداز در معرض جابجايي به سمت بيرون و داخل است. اين جابجايي ها ممکن است موجب پيچش آستر ديرگداز شوند. اين پيچش ها که در هنگام ايجاد فشارهاي سيکلي و نيروهاي انبساطي ايجاد مي شوند ممکن است به آستر آسيب برساند.
براي جلوگيري از ايجاد شکست هاي قابل توجه و آسيب ديدن آستر ديرگداز بوسيله ي نيروهاي حرارتي در مرحله ي ساخت اين آسترها بايد به مسائل زير توجه کرد:
1. انتخاب مواد ديرگداز سازگار براي ساخت آسترهاي ديرگداز
2. آناليز ترمومکانيکي منطقي و طراحي درست جهت توزيع مناسب تنش-کرنش
3. محاسبه ي شرايط عملياتي بهينه (مخصوصا دياگرام حرارت دهي)
ديرگدازها در کوره ها و پاتيل ها
کوره ها و پاتيل ها به طور خاص به عمليات حرارتي و کاربردهاي ذوب کردن مربوط مي شوند. که معمولاً اين فرآيندها در دماهاي بسيار بالا انجام مي شود. آجرهاي ديرگداز براي آسترکاري داخلي کوره ها مورد استفاده قرار مي گيرد. هنگامي که يک کوره از دماي پايين حرارت مي بيند و گرم مي شود، در مرحله ي اوليه اين حرارت صرف مي شود تا دماي آستر به دماي بالا برسد. انرژي حرارتي مورد نياز براي افزايش دماي کوره به زمان سيکل کاري کوره بستگي دارد. مصرف انرژي در مورد کوره هاي با سيکل هفتگي زياد است زيرا اين کوره ها معمولاً در آخر هفته مورد استفاده قرار نمي گيرند. در مورد کوره هاي با سيکل روزانه نيز مصرف انرژي بالاست. در واقع اين کوره ها در طي شب خاموش هستند. در نهايت در کوره هايي که در هر بار استفاده (در هنگام شارژ بدنه) روشن و در پايان عمليات خاموش مي شوند، مصرف انرژي بوسيله ي آستر آجرکاري شده مناسب است.
حرارت ذخيره شده در داخل کوره به وزن، ظرفيت حرارتي و دماي اجزاي کوره بستگي دارد.
بدون توجه به دو نوع کوره ي مورد استفاده اتلاف گرمايي نتيجه اي از:
1. اتلاف گرما از ديواره هاي کوره بوسيله ي فرآيند رسانش، تابش و همرفت
2. اتلاف گرمايي که حاصل از ذخيره شدن گرما در بخش هاي غيرضروري است.
به هرحال تفاوت هايي در مقادير اين اتلاف وجود دارد. در کوره هايي که به صورت مداوم در دماي کارشان، کار مي کنند، مقدار اتلاف انرژي از ديواره ها بسيار بيشتر از مقدار اتلاف گرمايي است که در بدنه ي کوره ذخيره مي شود. در کوره هايي که به طور متناوب روشن و خاموش مي شوند، ممکن است مقدار اتلاف حاصل از ذخيره ي گرما در بدنه ي کوره بيشتر باشد (در واقع در هر بار گرم شدن و سرد شدن کوره اين اتلاف اتفاق مي افتد).
برخي اوقات عايق هاي خارجي براي کاهش اتلاف گرمايي استفاده مي شود. در کوره هاي مداوم و يا آنهايي که داراي سيکل گرمايي طولاني مدت هستند، عايق کاري از اتلاف گرما از ديواره ها و سقف جلوگيري مي کند. در کوره هاي با سيکل گرمايي کوتاه مدت (کوره هاي متناوب)، عايق کاري سبب کاهش اتلاف گرمايي مي شود ولي با اين حال اين مسئله هنوز هم مورد توجه قرار نگرفته است.
مزيت هاي برجسته ي استفاده از عايق کاري در کوره ها را مي توان بوسيله ي مثال زير بيان کرد:
يک کوره ي آجرکاري شده ي ديرگداز با ضخامت عايق کاري 4 اينچ و دماي جداره ي داخلي 2000F، داراي اتلاف گرمايي برابر BTU 145 (واحد بريتانيايي گرما) بر فوت مربع است. هنگامي که ضخامت به 8 اينچ برسد، اتلاف گرما کاهش مي يابد و به BTU 32 بر فوت مربع مي رسد. و هنگامي که ضخامت به 9 اينچ برسد، اين اتلاف دوباره کاهش يافته و به BTU 18 بر فوت مربع مي رسد.
اتلاف گرمايي را همچنين مي توان با افزايش صخامت آجر ديرگداز به مقدار قابل قبولي کاهش دهيم اما اين روش، روش مؤثري نيست، زيرا باعث افزايش هزينه ي ساخت کوره مي شود. البته اين روش از روش عايق کاري بهتر است.
اثر عايق کاري بر روي دماي ديرگدازها
هنگامي که ديواره ي خارجي يک کوره عايق کاري شود، اتلاف گرمايي بايستي کاهش يابد و يا گرماي توليدي در داخل کوره بهتر نگهداري مي شود. اين بدين معناست که در عمل، دماي ميانگين ديواره هاي ديرگداز حتي هنگامي که مصرف سوخت کاسته مي شود، همچنان افزايش يافته و اين مسئله مي تواند باعث گردد که ديرگداز و يا عايق گداخته شود بنابراين:
1. ديرگداز ممکن است ذوب شود و کوره متلاشي شود.
2. عايق ممکن است آسيب ببيند و غيرفعال شود.
اتلاف گرمايي از ديواره هاي کوره
اتلاف گرمايي از جداره هاي پاتيل و کوره مي تواند به طور اساسي بر مقدار مصرف سوخت و هزينه ي صرف شده براي توليد محصولات اثر بگذارد. مقدار اتلاف گرمايي از ديواره ها به موارد زير وابسته است:
1. قابليت نشر (emissivity) ديواره
2. رسانش ديرگداز
3. ضخامت ديواره
4. مداوم بودن يا متناوب بودن کوره
مواد مختلف قابليت نشر متفاوتي دارند مثلاً قابليت نشر ديواره هاي پوشش داده شده با دوغاب آلومينيومي کمتر از آجرهاست.
1. سطح معمولي
2. سطح پوشش داده شده با دوغاب آلومينيومي
بنابراين در دماي 600 درجه سانتيگراد که دمايي متوسط محسوب مي شود، رسانش آجر عايق تنها 20% آجر ساخته شده با رس نسوز است.
اتلاف گرمايي را مي توان با افزايش ضخامت جداره و يا استفاده از آجرهاي عايق کاهش دهيم. دماي جداره ي بيروني و اتلاف گرمايي براي يک ديواره ي مرکب از آجر عايق و آجر ساخته شده بارس نسوز بسيار پايين تر است زيرا رسانايي آجر عايق در مقايسه با آجرهاي ديرگداز کمتر است.
اگر ضخامت ديواره ي کوره کم باشد و همچنين در ساخت آن از آجر عايق استفاده نشده باشد، اتلاف گرمايي در اين ديواره افزايش مي يابد.
بنابراين اتلاف گرمايي براي ديواره ي کوره اي با ضخامت 115 ميلي متر در دماي 650 درجه سانتيگراد، 2650 کيلوکالري بر متر مربع بر ساعت [kcol m2.hr] است که در صورتي که از عايق استفاده شود اين مقدار به 850 کيلوکالري بر مترمربع بر ساعت کاهش مي يابد.
اتلاف گرمايي از جداره ي کوره به عوامل زير بستگي دارد :
1. دماي داخل کوره
2. دماي هواي بيرون
3. سرعت جريان هواي بيرون
4. پيکربندي ديواره هاي کوره
5. قابليت نشر ديواره ها
6. ضخامت ديواره ها
7. رسانايي گرمايي ديواره ها
دو مورد آخر که در بالا اشاره شد به راحتي بوسيله ي توليدکنندگان کوره قابل کنترل است. از بحث انجام شده مي توان موارد زير را نتيجه گرفت :
1. هنگامي که ضخامت ديواره افزايش يابد،اتلاف گرما کاهش مي يابد.
2. هنگامي که ضخامت عايق افزايش يابد، اتلاف گرما کاهش مي يابد.
3. تأثير عايق کاري در کاهش اتلاف گرما از افزايش ضخامت ديرگداز بيشتر است (تقريباً يک سانتيمتر از يک آجر عايق تأثيري برابر با 5-8سانتيمتر آجر ساخته شده از رس را دارد.)
4. در کوره هاي غيرمداوم، جداره ي عايق کاري شده ي نازک نسبت به جداره هاي ضخيم تر ترجيح داده مي شود زيرا در جداره هاي نازک تر انرژي کمتري ذخيره مي گردد.
5. يکي از روش هايي که مي تواند استفاده گردد تا گرماي ذخيره شده را کاهش دهيم اين است که ديرگدازهاي بخش داخلي آستر نسوز را از نوع مواد عايق استفاده کنيم.
ديرگدازهاي مناسب با استحکام خوب و مقاوم در برابر خردشدن را مي توان در گستره ي دمايي 1300 درجه سانتيگرد استفاده کرد. اين ديرگدازها که از جمله مواد عايق محسوب مي شوند را عايق هاي هات فيس (hot face insulation) ناميده مي شوند.
6. آجرهاي ساخته شده از عايق هاي هات فيس از ديرگدازهاي معمولي سبک ترند. اين آجرها معمولاً وزني معادل يک سوم يا يک دوم آجرهاي ديرگداز معمولي دارند. بنابراين گرماي ذخيره شده در داخل اين آجرها بسيار کم است.
طراحي و جنبه هاي ساختاري
عمر مفيد يک آستر ديرگذر ممکن است بخاطر طراحي اشتباه يا ساختار نامناسب کاهش يابد.(اين در حالي است که انتخاب نوع دير گذر به خوبي انجام شده است.)تعدادي از جنبه هاي مهم در طراحي ساختار ديرگذرعبارتند از:
1) چيدمان :
چيدمان بخش آجر کاري عبارتست از نحوه ي قرار گيري آجرها نسبت به همديگر .اين قرار گيري بايد به گونه اي باشد تا آجرها از همه ي جهات به صورت متناوب باشند.اين ساختار باعث مي گردد تا مطمئن شويم که ديوار به خوبي هوابندي شده است.در بخش هاي دروني کوره که به طور مستقيم با مذاب فلزي،سرباره و جريانات گازي در تماس است،سايش و خوردگي شديدي پيش بيني مي گردد .در واقع اين بخش ها را بايد به طور مداوم تعمير و بازسازي کرد.اين قسمت از لايه ي ديرگذراز ديوار اصلي مجزاست.
2) ضخامت ديوار :
براي ايجاد پايداري مناسب در ديواره بايد ضخامت آن با توجه به ارتفاعش تعيين گردد.ديوارهاي با ضخامت 115 ميلي متر نبايد ارتفاعي بيش از يک متر داشته باشند.مگر آنکه به صورت مناسب تقويت و مهار گردد.از نقطه نظر پايداري ،حداقل ضخامت ديواره بايد 230ميلي متر باشد.اين مقدار به طور مناسب با افزايش ارتفاع ،افزايش مي يابد.استفاده از صفحات فلزي با مهاربندي هاي مناسب ،پايدارري ديواره ي ديرگذر را بهبود مي دهد.ساختار اين صفحات فلزي و مهاربندهاي آن بايد به گونه اي باشد که ديرگذر هاي کوره در هنگام گرم و سرد شدن حرکت نکند.
3) اتصالات :
اتصالات بين آجرها و قطعات دير گداز ،بخش هاي کوچکي از جداره را تشکيل مي دهند امّا اين بخش ها داراي دو وظيفه ي مهم هستند.
1. جفت کردن قطعات (آجرها يا بلوک ها) به همديگر
2. جذب انبساط حرارتي و کم کردن تنش هاي بوجود آمده در آجرها
اتصالات ممکن است اتصالات ملات خور (مانند مواد گرانول به همراه زمينه و تخلخل ) و يا اتصالات بدون ملات باشد. در هر مورد از اين اتصالات رفتار تنش-کرنش سطوح ميانجي به طور قابل ملاحظه اي متفاوت است.محل هاي اتصال بخش هاي ضعيف آستر ديرگداز هستند.
در دماي محيط تراکم اتصالات 20 0 0است.در دماي 1200C،اتصال ملات خور شروع به نرم شدن مي کند و حالت پلاستيک پيدا مي کند .در اين حالت تراکم اتصالات 50 0 0 است.
4) اتصالات ملات خور :
اتصالات ملات خور پايداري ساختار را بهبود مي بخشند .در اين مورد مواظب تغييرات اندازه و پيچ و تاب هاي اتفاق افتاده در سطوح تماس آجرها باشيم.اتصالات ملات خور بايد تا حد ممکن نازک باشند مخصوصاً در جاهايي که اين اتصالات در تماس مستقيم با فلز و يا سرباره ي مذاب و... هستند. و يا پاروهايي که براي برداشتن مذاب از آنها استفاده مي شود. استفاده از اتصالات ملات خور نازک در جايي امکان پذير است که ما از آجرهاي با اندازه ي استاندارد و سطح صاف استفاده کنيم امّا در جاهايي که از اشکال خاص استفاده مي شود،ضخامت اين اتصالات کمتر است.که اين مسأله يکي از مزاياي طراحي است.خواص فيزيکي و شيميايي ملات مورد استفاده بايد با خواص آجر همسان باشد.کارايي (Workability ) ملات مهم است و در صورت نبودن آن،ساختار مناسب پديد نمي آيد .در هنگام آجر چيني بايد ملات اضافي از شکاف آجرها به بيرون تراوش کند.اين امر باعث مي شود تا مطمئن شويم هيچگونه حفره اي در ملات باقي نمانده است.
5) درز انبساطي (expantion)
همانگونه که قبلاً توضيح داده شد،دير گدازها در هنگام حرارت ديدن منبسط مي شوند.از اين رو در هنگام طراحي بايد پيش بيني هاي لازم صورت گيرد:تا هنگامي که آجرها منبسط مي شوند تنش هاي اضافي پديد نيايد .در برخي موارد اين تنش ها ممکن است سبب تخريب دير گداز شوند .معمولاً درز انبساطي را هنگامي استفاده مي کنيم که ساختار حرکت داشته باشد.
اندازه ي درز انبساطي به خواص انبساطي دير گداز مصرفي در دماي کاربرد بستگي دارد.بايد مواظب باشيم که اندازه ي درز انبساطي به طور دقيق تعيين و ساخته شود زيرا اگر درزانبساطي به مقدار نصف مقدار باشد نيز داراي تأثيرات منفي مي باشد.در عمل،مشخص شده است که اگر اندازه ي درزانبساطي به مقدار نصف مقدار تئوري باشد،مناسب است. در اين حالت نيمي ديگر از مقدار درزانبساطي مورد نياز بوسيله ي فضاي ايجادي توسط ملات تأمين مي گردد.دربعضي موارد ،درزانبساطي ايجاد نمي گردد و به جاي آن يک درزانبساطي کلي در پايان ديواره قرار داده مي شود.که در اين حالت ديواره تحت نيروي معين و کنترل شده حرکت مي کند تا انبساز حاصل در آجر ها را کنترل کند.درزانبساطي نبايد با مواد خارجي مانندگل،خاک آجر و گرد و غبار پر شود.براي جلوگيري از اين مسئله در هنگام ساخت کوره درزانبساطي را با مواد آلي پر مي کنند.اين کار سبب مي شود تادرزانبساطي در هنگام ساخت ديواره پر نشود .و همچنين وقتي دماي کوره بالا مي رود اين مواد آلي مي سوزند ودرزانبساطي پديد مي آيد.مواد آلي مورد استفاده جهت پر کردن درزانبساطي شامل موادي چون:خاک اره،مقوا،صفحات موج دار کاغذي ،تراشه ي چوب و...مي شود.
نگهدارنده ي ساختار
به طور معمول ديرگداز ها بوسيله ي پوسته ي فولادي يا يک ساختار شبکه اي از تيرها و سيم بکسل ،نگهداري مي شود.اين حفاظ فولادي باعث مي گردد تا کوره در هنگام ايجاد ترک هاي جزئي ،فرو نريزد .حفاظ هاي فولادي بايد به طور مداوم چک شوند .همچنين اين مسئله ضروري است که ساختار کوره بيش از حد گرم نشود .زيرا گرماي بيش از حد موجب پديد آمدن خزش در ساختار مي گردد.
آناليز مهندسي ديرگدازها
آناليز مهندسي يک روش شناسايي است که براي پي بردن به مکانيزم سايش ،تنش و رفتار بخش هاي مختلف خطوط دير گداز (اتصالات آجرها ،ميزان درز انبساطي )مورد استفاده قرار مي گيرد .در اين روش با استفاده از متدهاي مختلف ،از يک سو ميانکنس ميان آجرها و از سوي ديگر گدازها و پوسته ي فولادي بررسي مي شود.
متداول ترين ابزار مدل سازي مورد استفاده بوسيله ي محقّقين براي پيش بيني دير گداز هاي مناسب براي خطوط معين ،روش المان محدود(FINITE ELEMENT METHOD)است که به اختصار آن را FEMمي گويند .هدف مدل سازي خطوط اين است که بدانيم کدام ماده ي دير گداز در شرايط محيطي مورد نظر ما،بهتر کار مي کند .و مقاومت آن نسبت به تنش هاي محيطي بيشتر است.پيش بيني نوع آستر معمولاً به دو مرحله تقسيم مي شود:
1) اولين مرحله اين است که واکنش سيستم آستر نسبت به حرارت را ارزيابي کنيم. اين واکنش ممکن است پايدار و يا ناپايدار باشد.
2) مرحله ي دوّم از آناليز آستر ، ارزيابي تنش هاي گرمايي و ميدان هاي کرنشي در داخل سيستم آستر دير گداز است.
آناليز همچنين بر اساس موارد زير نمايش داده مي شوند :
منابع ايجاد تنش و جابجايي ها و مکانيزم هاي ايجاد کننده ي اين تنش ها و جابجايي ها و نحوه ي رابطه ي ميان منابع جابجايي و تنش با شکست اجزاي آستر
راه هاي کاهش نفوذ سرباره
حملات سرباره اي به ديگر گدازها عبارتند از :
انحلال ، نفوذ و ايروژن
براي جلوگيري از اين حملات کارهاي زير را مي توان انجام داد:
1)تغيير خواص ترشوندگي سرباره
2)کاهش قابليت ترشوندگي دير گداز
3)کاهش تخلخل هاي بهم پيوسته ي دير گداز
4)تغيير اندازه ي تخلخل ها
5)تغييرات ريز ساختاري در ديرگداز براي تغيير خواص آب بندي ديرگداز
6)انجام دادن تدابيري براي از بين بردن ربايش سرباره به دير گداز
7)اضافه کردن افزودني هايي که ويسکوزيته ي سرباره را کاهش مي دهند .که اين امر موجب مي شود تا سرباره آسيب کمتري ببيند.
آجرهاي کروميتي (CHROMIA BRICKS) 80 درصد با افزودني فسفات داراي نفوذ سرباره ي کمتر ي نسبت به آجرهاي کروميتي 90 درصد است. (اين مسأله در شرايط دمايي 1600C و به مدت 24 ساعت صادق است) دير گدازهاي منيزيا-کروميتي فيوزد 80 درصد داراي بهترين مقاومت به خوردگي هستند .همچنين دير گدازهاي منيزيا-کروميتي اسپينلي داراي بيشترين مقاومت در برابر سرباره را دارند .امّا مقاومت در برابر شک حرارتي اين آجرها مورد شک است.دير گدازهاي منيزيا-کروميتي زنيتر شده ي 80درصد و دير گدازهاي آلومينا -کروميتي 80درصد داراي خوردگي کم و قيمت مناسب هستند.
پاسخ با نقل قول پاسخ با نقل قول
2011 4 30 #16
zeinab68
zeinab68 آفلاين است
عضو فعال
آواتار zeinab68
مقطع
دانشجوي فوق ليسانس
تاريخ عضويت
2010 3
محل سكونت
......
امتياز
11083
پست ها
8,637
پيش فرض
کاربرد مواد ديرگداز
مواد ديرگداز به عنوان محافظ براي پوسته ي کوره و پاتيل استفاده مي شوند.اين مواد بدنه ي کوره و پاتيل را در برابر دماهاي بسيار بالا محافظت مي کنند.در واقع ديرگدازها براي آسترکاري کوره هاي دما بالا، رآکتورها و ديگر واحدهاي توليد استفاده مي شوند.
ديرگدازها به دليل برخورد با مواد شيميايي و تحمّل فشارهاي مکانيکي، سايش پيدا مي کند و تخريب مي شوند.اين فشارهاي مکانيکي باعث پديد آمدن ترک هاي زيادي در ديرگداز مي شود که در نهايت ديرگداز تخريب مي شود.اين ترک ها معمولا به دلايل زير رخ مي دهد:
1)بوجود آمدن و رشد ترک
2)تخريب ماده
3)خزش
4)و...
وسايل مورد استفاده در متالوژي بايد توانايي مقاومت در برابر حملات سرباره، ايروژن حاصل از اجزاي مايع، شک حرارتي و ديگر نيروهاي تخريبي را داشته باشند.انتخاب ديرگداز براي آسترکاري اين وسايل همواره از ميان ترکيب هاي متنوعي از مواد با کيفيت بالا انجام مي شود.همچنين توجه به ابعاد اين آسترها نيز مهم است زيرا ابعاد بزرگ باعث کاهش کارايي وسيله مي شود.
به دليل افزايش رقابت هاي صنعتي، توسعه ي ديرگدازها با سرعت زياد در حال انجام است.اين سرعت در توسعه به خاطر فشارهاي وارده براي بهبود خواص ديرگدازها پديد آمده است.نتايج حاصل از تحقيقات در اين زمينه باعث مي شود فرآيندهاي متالوژي عالي عملي گردد.اين تحقيقات عمدتا بر روي دو مسئله تأکيد دارد؛ يکي افزايش طول عمر ديرگدازها و ديگري افزايش قابليت اطمينان به اين مواد.
فولاد و آهن
صنعت فولاد و ذوب آهن مصرف کننده ي عمده ي مواد ديرگداز است.تقريبا 70 درصد ديرگداز توليدي در اين صنعت مصرف مي شوند.
در بخش هاي مختلف پروسه ي توليد فولاد شرايط متفاوتي از لحاظ دما،وجود يا عدم وجود سرباره و گازهاي سولفوردار وجود دارد. به دليل اينکه هر بخشي از اين صنايع داراي شرايط کاري خاصي است بنابراين ديرگدازهايي با گريدهاي مختلف براي اين بخش ها تهيه شده است.
انتخاب ديرگدازها براي آسترکاري يک کوره همواره براساس ترکيبي معين از ماده ي ديرگداز انجام مي شود.در واقع علاوه بر ترکيب ديرگداز، اندازه ي آجرهاي توليدي از اين ديرگدازها نيز به گونه اي است که ماکزيمم کاربري از آنها گرفته شود.
سايش گزينشي در مواضع خاص رخ مي دهد.اين سايش در آسترهاي در تماس با سرباره اتفاق مي افتد که براي جلوگيري از اين نوع خوردگي انتخاب مواد با دقت فراواني انجام مي شود.همچنين علاوه بر انتخاب صحيح نوع ديرگداز نحوه ي اعمال آن نيز مهم مي باشد.
صنعت فولاد ديرگدازها را براي کاربردهاي متنوعي استفاده مي کند.که اين کاربردها عبارتند از:
1)کوره بلند (blast furnace)
2)کوره ي ذغالي (Coke owen)
3)پاروهاي تورپدو (Tor pedo ladles)
4)کوره ي اکسيژن دهي فولاد (Basic oxygen Furnace)
5)کوره ي قوس الکتريکي (electric arc Furnace)
6)کوره ي دوقلوي فولاد سازي (Twin Hearth Furnace)
7)کوره ي بهينه سازي انرژي (onergy Optimizing Furnace)
8)پاروهاي تصفيه ي ثانويه (Secon dory Rifining Ladles)
9)جدارهاي ساخته شده از فولاد زنگ نزن (Stanless Steel Vessles)
10)دريچه هاي تنظيمي ساخته شده از ديرگدازها (Slide gate Refractories)
11)ديرگدازهاي بکارفته در تانديش ها (Tandish Refractories)
12)کوره ي القايي (Induction Rurnace)
گستره ي وسيعي از ديرگدازها مورد استفاده در کوره ي اکسيژن دهي فولاد از جنس منيزيا- گرافيتي هستند.ديرگدازهاي منيزيا- گرافيتي از منيزياي زنيتر شده يا فيوزد ساخته مي شوند.که در آن از بايندرهاي قيري يا زرين استفاده مي شود.
يک محصول ديرگداز با کيفيت بالا هنگامي که به همراه ساپورت فلزي مناسب استفاده شود مي تواند محصولاتي با کارايي بالا پديد آورد. به طور نمونه وار، عناصر عمده اي که به همراهي ديرگدازها در خطوط توليد فولاد کاربرد دارند را در زير بيان مي کنيم.
1) زير اجاقي (Sub bearth)
زيراجاقي کوره داراي عمري طولاني در مقايسه با ديگر اجزاي خط توليد فولاد است.اين قطعه تنها در مواقعي عوض مي شود که نشت آب از آن زياد باشد.و يا آستر آن بشدّت آسيب ديده باشد.آستر زيراجاقي معمولا از آجرهاي منيزيايي با کيفيت بالا ساخته مي شود.
2) بخش اصلي کوره (Working hearth)
بخش اصلي کوره را بايد به گونه اي آسترکاري کرد که بتواند در مقابل دماهاي بالا، سيکل هاي دمايي و برخورد قطعات بزرگ شارژ کوره، مقاومت کند.کوره هاي امروزي از انواع ديرگدازهاي مونوليتيک ساخته مي شوند.در اين نوع ديرگدازها، پودر مواد ديرگداز (معمولا ديرگدازها بر پايه ي MgD)به صورت يک مخلوط درآورده مي شود.و بر روي جداره ي ديوار اعمال مي شود.البته در برخي از کوره ها ترجيح داده مي شود که از آجرهاي عايق استفاده شود.اين نوع آجرها عمدتا از نوع منيزياي پخته شده و اشباع شده با قير است.
پاسخ با نقل قول پاسخ با نقل قول
2011 4 30 #17
zeinab68
zeinab68 آفلاين است
عضو فعال
آواتار zeinab68
مقطع
دانشجوي فوق ليسانس
تاريخ عضويت
2010 3
محل سكونت
......
امتياز
11083
پست ها
8,637
پيش فرض
ديواره هاي کناري
در ناحيه ي ديوار کناري 3 نقطه ي مهم وجود دارد.اين سه نقطه عبارتند از:
1) خط سرباره
2) نقاط داغ
3) مکان قرارگيري و فرود آمدن مواد شارژ شده به کوره
خوردگي متعادل و متوازن آستر نسوز يکي از معيارهاي انتخاب نوع ديرگداز مصرفي براي يک نقطه ي معني است از اين رو براي حفظ اين عمل ما نيازمند اين هستيم که نوع ديرگداز و ضخامت آن را با توجه به مکان قرارگيري آن در کوره انتخاب کنيم.در اکثر کوره هاي از محصولات منيزيا-گرافيتي براي آسترکاري ديواره ها استفاده مي شود.همچنين عملکرد اين کوره ها تحت تأثير ميزان بازي بودن مواد اوليّه و درصد گرافيت است.عملکرد اين کوره ها به طور محسوس با افزايش اندازه ي کريستال هاي منيزيا افزايش مي يابد.و حد نهايي آن استفاده از منيزياي فيوزد است.افزايش درصد گرافيت نيز همين اثر را دارد.اگر چه فقط کربن در ساختار بسيار مهم مي باشد.
ديواره ي کناري اصلي
اين مکان ها در ميان نقاط داغ واقع شده است.دماي اين مکان هاي بسيار بالاست.
فاکتورهاي عمده ي تأثيرگذار بر روي کاربرد ديرگدازها عبارتند از: دما، نفوذ سرباره است.
در کوره هايي که با آب سرد و خنک سازي مي شوند، ديرگدازهاي منيزيا-گرافيتي با حداقل مقدار کربن 10 درصد مناسب است.
نقاط داغ
سايش اتفاق افتاده در نقاط داغ مانند سايشي است که در ديواره ي کناري اصلي اتفاق مي افتد.امّا به خاطر دماي بالاي بوجود آمده بوسيله ي شعله ي مستقيم،اين سايش تشديد مي شود.در اين مکان ها ديرگدازهاي منيزيا-گرافيتي با کيفيت بالا و درصد گرافيت 20 درصد ترجيح داده مي شوند.در اين ديرگدازها هم از کريستال هاي با سايز بزرگ و هم از منيزياي فيوزد استفاده مي شود.در مکان هاي قرارگيري مشعل هاي سوخت -اکسيژن (oxy-fuel Burners)،اکسيداسيون کربن اين نوع ديرگدازها رخ مي دهد (محيط هاي اکسايشي)و اين مسئله ممکن است با استفاده از پودر نرم فلزات کاهش يابد.
خط سرباره
طبيعت خورنده ي گداز آورهايي چون فلئوريت داراي اثر نامطلوبي در بخش خط سرباره دارد.در اين مکان ها، ديرگدازهاي با منيزياي با کيفيت استفاده مي شود که اين ديرگدازها معمولا داراي کريستال هاي درشت هستند يا از منيزياي فيوزد در آنها استفاده شده است. در مکان هايي که سرباره داراي مقادير بالايي اکسيد آهن باشد، منيزيا-گرافيتي را با استفاده از افزودن، افزودني هاي فلزي محافظت مي کنند.
دريچه هاي مشعل و خروجي سرباره
در اين مناطق از کوره سايش بوسيله ي اکسيداسيون و برخورد سرباره اتفاق مي افتد.در اين مناطق نيز ار ديرگدازهاي منيزيا-گرافيتي با افزودني هاي فلزي استفاده مي شود.
سقف
سقف کوره ي قوس الکتريکي داراي سيستم آب گرد است.و از اين رو در اين مکان ها نياز به استفاده از ديرگدازهاي با کيفيت بالا نيست.فاصله ي ميان الکترودها در اين کوره بوسيله ي مواد مونوليتيک يا اشکال پيش ساخته پر مي شود براي ساختن ورودي الکترودها معمولا از آجرهاي نسوز استفاده مي شود.مواد مورد استفاده در اين مکان ها نيازمند تحمل شک حرارتي بالا هستند.و همچنين بايد مقاومت به سايش خوبي داشته باشند.ديده شده است که ديرگدازهاي آلومينايي در اين مکان ها داراي عملکرد خوبي هستند.
در جاهايي که سقف کوره آجرچيني مي شود، بار گرمايي بالايي بر آن وارد مي شود و همچنين نفوذ سرباره و مواد مذاب در آن بيشتر است.مواد عمليات حرارتي شده ي با بايندر فسفاتي به خاطر مقاومت خوب در برابر تکّه تکّه شدن و نفوذ سرباره و مواد مذاب، براي سقف مناسب مي باشند.
نازل ها
گستره ي وسيعي از نازل هاي بر پايه ي زيرکون (سيليکات زيرکونيوم)و زيرکونيايي پايدار شده وجود د ارد.اين نازل ها در اندازه و شکل هاي متنوع ساخته شده اند.
صنعت مس
در صنعت مس آجرهاي کروميتي-منيزيايي با پيوند مستقيم (Chrom Brick Direct Bonded) متداولترين نوع ديرگدازي است که رد سراسر دنيا استفاده مي شود.
توده ي مذاب مس با استفاده از ذوب کننده هاي تابشي (Flash Smelters) و کوره ي انعکاسي (reverberatory Furnaces: کوره هايي که گرما را از سقف به سوي مواد در حال گداختن منعکس مي کند)
کوره هاي تابشي (Flash Furnace) داراي مزاياي بيشتري نسبت به کوره هاي انعکاسي است.مخصوصاً اين کوره ها مصرف سوخت کمتري دارند و محصول بيشتري توليد مي کنند.
انواع ديگر از ذوب کننده ها و ادوات مورد استفاده در صنعت مس عبارتند از:
1)کوره ي ايسا (Isa Furnace)
2)کنورتورهاي اسميت پير (Pieree smith Convertors)
3)کوره هاي پالايش آنودي (Anode refining Furnaces)
4)کوره هاي دوّار نگهدارنده (Rotary Holding Furnace)
5)کوره هاي قوس الکتريکي تميز کننده ي سرباره (Cleaning electric Arc Furnace Slag)
6)و...
فرآيند تولدي مس يا به صورت سنتّي و يا به صورت پيشرفته انجام مي شود که در هر دو نوع از اين فرآيندها ديرگدازهاي کروميتي-منيزيايي استفاده مي شوند.اين مواد به همراه مواد آلومينوسيليکاتي براي آسترکاري خطوط توليد استفاده مي شوند.همچنين براي استرکاري اين بخش هاي گستره ي وسيعي از ملات ها (mortars)و مواد مونوليتيک وجود دارد.

ديرگدازها مواد ديرگداز (Refractories Material) مواد ديرگداز مواد داراي مقاومت حرارتي هستند که در دماهاي بالا پايدار هستند و خواص فيزيکي و شيميايي شان ...

کربنات منيزيم (Magnesite) ديرگدازهاي کربنات منيزيمي از لحاظ شيميايي موادي هستند که داراي حداقل 85%اکسيد منيزيم هستند.واين ديرگدازها از کربنات منيزيم ا ...

آشنايي ديرگدازها (Refractories) به موادي اطلاق مي‌گردد که در دماهاي بيش از 1000 درجه سانتيگراد و داراي مقاومتهاي حرارتي ، مکانيکي ، شيميايي و سايشي با ...

آشنايي با سنگ هاي کربناته و رده بندي سنگ هاي اهکي: سنگ آهک کربنات کلسيم(CaCO3) به ندرت به صورت آهک خالص در طبيعت پيدا مي‌شود. اين سنگ بيشتر به صورت آه ...

واژه كائولن از سلسله جبال بلند كائولينگ به معني قله مرتفع در ناحيه جيان كسي در كشور چين گرفته شده است كه از خاك چيني سفيد رنگ تشكيل شده است. تاريخچه: ...

اكسيد سيليسيم (SiO2) يا سيليس تركيبي شيميايي است كه به صورت خالص و يا به صورت تركيب در كاني هاي سيليكاته حدوداً 60 درصد پوسته جامد زمين را تشكيل مي ده ...

دانلود نسخه PDF - ديرگدازها