طرح توجیهی تولید آجر سیلیسی

خلاصه طرح 

(جداول در فایل اصلی موجود است)

معرفی محصول

مواد دیرگداز امروزه دارای کاربردهای بسیار زیادی هستند. کلیه صنایعی که در مرحله ای از فرآیند تولید خود با درجه حرارتهای بالا سروکار دارند احتیاج به مواد دیرگداز دارند. صنایع متالورژیکی، صنایع شیشه و سرامیک، صنایع هسته ای، صنایع تولید انرژی، صنایع شیمیایی و غیره همگی نیازمند مواد دیرگداز هستند.

بوجود آمدن کاربردها و شرایط کار نوین، تولید مواد دیرگداز جدید با خواص مناسب را الزام آور می سازد. از این رو صنعت ساخت و تولید مواد دیرگداز ، صنعتی پویا و در حال گسترش و تحول بوده و دائما در حال پدیدآوردن مواد نوین با خواص مناسب و مطلوب می باشد. مواد دیرگداز جدیدی که هر روز بوجود می آیند علاوه بر تحمل درجه حرارتهای بالا می توانند شرایط مختلف کاری از جمله شوک حرارتی، خوردگی، سایش، ضربات مکانیکی، خزش و غیره را به خوبی تحمل نمایند.

تعریف مواد دیرگداز

طبق تعریف به موادی دیرگداز گفته می شود که نقطه خمیری شدن آنها بالاتر از

1520 درجه سانتیگراد باشد. معمولا نقطه خمیری شدن را با مخروط زگر می سنجند.این مخروطها از مواد دیرگداز ساخته می شوند و دارای نقطه خمیری شدن مشخص هستند. برای تعیین نقطه خمیری شدن یک آجر دیرگداز معمولا آنرا به شکل مخروط زگر با همان ابعاد استاندارد در آورده و در کوره مخصوصی که بتوان اجسام را در حین حرارت دادن رویت کرد قرار می دهند.

دور جسم را مخروطهای زگر با شماره های مختلف می چینند، در حین بالا بردن درجه حرارت کوره ، دائما وضعیت داخل را مشاهده می کنند و هنگامی که جسم کاملا نرم شده و راس آن خم شده و با قاعده در یک سطح قرار گرفت حرارت دادن را قطع

می کنند، آنگاه نمونه و مخروطها را پس از سرد شدن از کوره خارج نموده و وضعیت مخروطهای زگر را مورد بررسی قرار می دهند. هر کدام از مخروطها که به شکل جسم مورد نظر در آمده بود(از نظر خم شدن راس و قرار گرفتن آن در سطح قاعده ) شماره دیرگدازی آجر مورد نظر با شماره آن مخروط زگر مساوی خواهد بود.

ساختمان مواد دیرگداز

مواد دیرگداز از مخلوطی از فازهای بلوری مختلف و فازهای شیشه ای گوناگون و تخلخل تشکیل می شوند.

نقش مواد دیرگداز

نقش این مواد محافظت از محفظه هائیست که در آنها واکنشها یا عملیاتی در درجه حرارتهای بالا انجام می گیرد، منظور از واکنشها یا عملیات عبارت از عملیات یا واکنشهای فیزیکی ، شیمیائی و مکانیکی است. مکانهائی که این مواد به کار می روند معمولا مکانهایی هستند که با دماهای بالا سروکار دارند، مانند صنایع آهن و فولاد ، صنایع غیرآهنی، ریخته گری، کارخانه جات شیشه و سرامیک، کارخانه جات مولد نیرو ، راکتورهای اتمی، صنایع سیمان و آهک و کوره های صنعتی.

خواص مهم مواد دیرگداز

-1 دیرگدازی

-2 مقاومت در برابر سرباره

-3 پایداری در برابر شوک حرارتی(تغییرات ناگهانی درجه حرارت)

-4 پایداری در برابر فشار در درجه حرارت اطاق(سرد)

-5 پایداری در برابر فشار در درجه حرارت بالا

-6 پایداری حجمی در هنگام حرارت دادن مجدد

انبساط حرارتی

-8 قابلیت هدایت حرارت

-9 تخلخل و دانسیته

-10 قابلیت نفوذ(در مقابل گازها)

-11 مقاومت در برابر ضربه

-12 خزش

انواع آجرهای نسوز

در واقع نوعی چینی (پرسلان) هستند که از خاکهای نسوز تهیه میشود. چینی نوعی سرامیک مرغوب است که دارای ساختاری ظریفتر و متراکمتر از سفال هستند. دمای پخت آجرهای نسوز محدود میباشد. از آجرهای نسوز به دلیل مقاومت حرارتی بالا در پوشش درونی کورههای صنعتی استفاده میشود. آجرهای نسوز انواع مختلفی دارد، باتوجه به نوع ماده استفاده شده در ترکیبات آنها، گستره های مختلی را تحمل میکنند.

تا دهه 1960 از کربن و خاک نسوز برای پوشش کورهها استفاده میشد اما امروزه با ساخت انواع آجرهای نسوز از آنها در پوشش داخلی کوره استفاده میشود. آجرهای نسوز مطابق ذیل تقسیم بندی می گردند:

١- آجرهای سیلیسی

٢- آجرهای شاموتی

٣- آجرهای آلومینایی

۴- آجرهای نسوز قلیایی

۵- آجرهای نسوز ویژه

۶- آجر زیرکونیوم

٧- آجر اکسید کروم - کوروندوم

آجرهای های سیلیسی

آجرهای سیلیسی شامل حداقل %93 وزنی ٢SiO می باشند. میزان ٢SiO در این محصولات عموماً بین 95 تا %97 وزنی است طبق استاندارد ٩٧-۶١۴ASTM

مقادیر زیر برای ترکیب شیمیایی تعیین شده است:

<%4 CaO  ،  ٢<%0/2 TiO  ، ٣O٢< %2/5Fe  ،  ٣O٢<%1/5 Al

تفکیک گروه بندی آنها متفاوت و تا اندازه ای به استانداردهای هر کشور بستگی دارد.

یک ملاک برای دسته بندی، میزان ٣O٢Al است که تأثیر بسزایی روی خواص ترمومکانیکی آجرهای سیلیسی دارد.ملاک دیگری برای تقسیم بندی مقدار -βکوارتز باقیمانده بعد از پخت آجر می باشد. میزان به اصطلاح کوارتز باقیمانده نشان دهنده انقباض بعد از پخت آجر در هنگام مصرف می باشد. برای ساخت آجرهای سیلیسی بسیار متراکم با قابلیت هدایت حرارتی بالا، سیلیکون نیترید (۴N٣(Si یا کاربید سیلیسیم (SiC) بعنوان قسمتی از مخلوط بکار می روند. بعنوان مواد اولیه جهت ساخت آجرهای سیلیسی از کوارتزیت های خالص با میزان بیشتر از %96 ٢SiO استفاده می شود. تا حدودی هم ماسه سیلیسی با درجه خلوص بالا نیز مصرف می شود