موارد استفاده نسوز ها

منبع

مواد نسوز یا نسوز به موادی گفته می شود که در برابر تجزیه در اثر حرارت ، فشار یا حمله شیمیایی مقاوم بوده و در دماهای بالا مقاومت و شکل گیری خود را حفظ کنند. مواد نسوز چند کریستالی ، پلی فاز ، غیرآلی ، غیر فلزی ، متخلخل و ناهمگن است. آنها معمولاً از اکسیدها یا غیر اکسیدها مانند کاربیدها ، نیتریدها و غیره از مواد زیر تشکیل شده اند: سیلیکون ، آلومینیوم ، منیزیم ، کلسیم و زیرکونیوم. برخی از فلزات با دمای ذوب> 1850 درجه سانتیگراد مانند نیوبیوم ، کروم ، زیرکونیوم ، تنگستن ، رنیوم ، تانتالوم و غیره نیز نسوز محسوب می شوند.]

ASTM C71 مواد نسوز را اینگونه تعریف می کند: “… مواد غیر فلزی دارای آن خواص شیمیایی و فیزیکی هستند که آنها را برای سازه ها یا به عنوان اجزای سیستمها که در معرض محیطهای بالاتر از 1000 درجه فارنهایت (811 K ؛ 538 درجه سانتیگراد قرار می گیرند ، قابل استفاده می کند.

از مواد نسوز در کوره ها ، کوره ها ، زباله سوزها و راکتورها استفاده می شود. مواد نسوز همچنین برای ساخت بوته ها و قالب ها برای ریخته گری شیشه و فلزات و برای سطح سیستم های بازتابنده شعله برای سازه های پرتاب موشک استفاده می شود.امروزه بخشهای صنعت آهن و فولاد و ریخته گری فلزات تقریباً 70٪ از کل مواد نسوز تولید شده را استفاده می کنند.

مواد نسوز

مواد نسوز باید در دماهای بالا از نظر شیمیایی و جسمی پایدار باشند. بسته به محیط کار ، آنها باید در برابر شوک گرمایی مقاوم باشند ، از نظر شیمیایی بی اثر باشند و یا دامنه خاصی از هدایت حرارتی و ضریب انبساط حرارتی را داشته باشند.

اکسیدهای آلومینیوم (آلومینا) ، سیلیکون (سیلیس) و منیزیم (منیزیم) مهمترین مواد مورد استفاده در تولید مواد نسوز هستند. اکسید دیگری که معمولاً در مواد نسوز یافت می شود ، اکسید کلسیم (آهک) است.از رسهای آتش سوزی نیز به طور گسترده ای در ساخت مواد نسوز استفاده می شود.

مواد نسوز باید با توجه به شرایطی که با آن روبرو هستند انتخاب شوند. برخی از کاربردها به مواد نسوز ویژه نیاز دارند. زیرکونیا هنگامی استفاده می شود که مواد باید در برابر دمای بسیار بالا مقاومت کنند. کاربید سیلیکون و کربن (گرافیت) دو ماده نسوز دیگری هستند که در برخی از شرایط دمایی بسیار شدید مورد استفاده قرار می گیرند ، اما در اثر تماس با اکسیژن نمی توان از آنها استفاده کرد ، زیرا اکسید می شوند و می سوزند.

ترکیبات دودویی مانند کاربید تنگستن یا نیترید بور می توانند بسیار نسوز باشند. کاربید هافنیم نسوزترین ترکیب دودویی است که با دمای ذوب 3890 درجه سانتیگراد شناخته می شود. ترکیب سه تایی کاربید هافنیم تانتالوم یکی از بالاترین نقاط ذوب را در بین تمام ترکیبات شناخته شده دارد (4215 درجه سانتیگراد)

کاربرد

مواد نسوز برای عملکردهای زیر مفید است

    خدمت به عنوان یک مانع حرارتی بین یک محیط گرم و دیواره یک ظرف حاوی

    تحمل تنشهای جسمی و جلوگیری از فرسایش دیواره رگها در اثر محیط گرم

    محافظت در برابر خوردگی

    تهیه عایق حرارتی

مواد نسوز چندین کاربرد مفید دارند. در صنایع متالورژی ، از مواد نسوز برای کوره های آستر ، کوره ها ، راکتورها و دیگر ظروف نگهدارنده و انتقال محیط های گرم مانند فلز و سرباره استفاده می شود. مواد نسوز کاربردهای دیگری در دمای بالا مانند بخاری های گرم شده ، اصلاح کننده های هیدروژن ، اصلاح کننده های اولیه و ثانویه آمونیاک ، کوره های ترک خورنده ، دیگهای بخار آب ، واحدهای ترک کاتالیزوری ، بخاری های هوا و کوره های گوگردی

بر اساس ترکیب شیمیایی

نسوزهای اسیدی

نسوزهای اسیدی به طور کلی در برابر مواد اسیدی نفوذ ناپذیر هستند اما به راحتی توسط مواد اساسی مورد حمله قرار می گیرند ، بنابراین در محیط های اسیدی با سرباره های اسیدی استفاده می شوند. آنها شامل موادی مانند سیلیس ، آلومینا و مواد نسوز آجر خاک رس هستند. معرفهای برجسته ای که می توانند به آلومینا و سیلیس حمله کنند عبارتند از: اسید هیدروفلوئوریک ، اسید فسفریک و گازهای فلوئوره شده (به عنوان مثال HF ، F2). در دمای بالا ، نسوزهای اسیدی نیز ممکن است با آهک و اکسیدهای اساسی واکنش نشان دهند.

نسوزهای سیلیس نسوزهایی هستند که بیش از 93٪ اکسید سیلیسیم (SiO2) دارند. آنها اسیدی هستند ، مقاومت بالایی در برابر شوک حرارتی ، مقاومت در برابر شار و سرباره و مقاومت در برابر جوش زیاد دارند. آجرهای سیلیس اغلب در صنایع آهن و فولاد به عنوان مواد کوره استفاده می شوند. ویژگی مهم آجر سیلیس توانایی حفظ سختی آن در زیر بارهای زیاد تا نقطه ذوب آن است. نسوزهای سیلیس معمولاً ارزان تر هستند و به همین راحتی یکبار مصرف می شوند. فن آوری های جدیدی که با اکسید سیلیسیم (SiO2) کمتری 90٪ در صورت مخلوط شدن با رزین های آلی ، مقاومت بالاتر و مدت زمان ریخته گری بیشتری فراهم می کنند ، توسعه یافته اند.

نسوزهای زیرکونیا نسوزهایی هستند که در درجه اول از اکسید زیرکونیوم (ZrO2) تشکیل شده اند. آنها اغلب برای کوره های شیشه ای استفاده می شوند زیرا رسانایی گرمایی کمی دارند ، به راحتی توسط شیشه های مذاب خیس نمی شوند و واکنش کمی با شیشه های مذاب دارند. این نسوزها همچنین برای مصارف در مصالح ساختمانی با درجه حرارت بالا مفید هستند.

نسوزهای آلومینوسیلیکات عمدتا از آلومینا (Al2O3) و سیلیس (SiO2) تشکیل شده است. نسوزهای آلومینوسیلیکات می توانند از نوع سماسید ، کامپوزیت شومینه ، یا کامپوزیت با محتوای آلومینا بالا باشند.

مواد نسوز اساسی

از نسوزهای اساسی در مناطقی که سرباره و جو اساسی است استفاده می شود. آنها در برابر مواد قلیایی پایدار هستند اما می توانند به اسیدها واکنش نشان دهند. مواد اولیه اصلی متعلق به گروه RO است که منیزیا (MgO) نمونه رایج آن است. نمونه های دیگر شامل دولومیت و کروم-منیزیا است. برای نیمه اول قرن بیستم ، در فرآیند ساخت فولاد از پریکلاز مصنوعی (منیزیت بو داده) به عنوان ماده پوشش کوره استفاده شد.

مواد نسوز منیزیت از ≥ 85٪ اکسید منیزیم (MgO) تشکیل شده است. آنها دارای مقاومت بالا در برابر سرباره در برابر آهک و سرباره های غنی از آهن ، مقاومت در برابر سایش و خوردگی قوی و مقاومت در برابر مقاومت در برابر فشار زیاد هستند و به طور معمول در کوره های متالورژی استفاده می شوند.

نسوزهای دولومیت عمدتا از کربنات منیزیم کلسیم تشکیل شده اند. به طور معمول ، از نسوزهای دولومیت در کوره های مبدل و پالایش استفاده می شود

نسوزهای منیزیم-کروم عمدتاً از اکسید منیزیم (MgO) و اکسید کروم (Cr2O3) تشکیل شده است. این نسوزها از مقاومت نسبی بالایی برخوردار بوده و تحمل بالایی در برابر محیط های خورنده دارند.