راهنمای جامع مواد نسوز در فولادسازی

تعداد بسیار کمی از مردم می دانند که دیرگدازها و نسوزها در تولید فولاد بسیار مهم هستند زیرا آنها به عنوان پوشش کوره ها، کوره ها و سایر محصولات مورد استفاده در فرآیندهای دمای بالا عمل می کنند. این مواد در برابر حرارت مقاوم هستند و تجهیزات را در برابر سایش فیزیکی ناشی از زنگ زدگی محافظت می کنند. این راهنما کاربرد، انواع و اهمیت دیرگدازها را در تولید فولاد و در عین حال حفظ اصطلاحات فنی را به حداقل می رساند.

مواد نسوز چیست؟

دیرگدازها موادی هستند که دمای بسیار بالایی را تحمل می کنند و ذوب نمی شوند و تغییر شکل نمی دهند. آنها در فرآیندهای فولادسازی بسیار مهم هستند زیرا استقامت و اثربخشی دستگاه را تضمین می کنند. در شرایط کاری بالاتر از ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد یا ۲۷۳۲ درجه فارنهایت استفاده می شود.

چرا مواد نسوز در فولادسازی اهمیت دارند؟

مقاومت در برابر دما: دیرگدازها باید در برابر حرارتی که در فرآیند فولادسازی تولید می شود مقاومت کنند. اگر آنها نبودند، استفاده از تجهیزات در ساخت فولاد با سرعت قابل توجهی خورده می شد.
مقاومت شیمیایی: تغییرات شیمیایی همیشه در حال انجام است. نسوزها پتانسیل مقاومت در برابر حمله شیمیایی معمولی فلز مذاب، سرباره و گازها را دارند.
یکپارچگی ساختاری: دیرگدازها همچنین خدمات ارائه کانتور به پوشش های کوره و همچنین افزودن استحکام ساختاری به تجهیزات کوره را دارند.
عایق حرارتی: به انباشته شدن عایق ها به کوره کمک می کنند و انتقال حرارت را کاهش می دهند که منجر به بهبود راندمان می شود.

انواع نسوزهای مورد استفاده در فولادسازی

آ. دیرگدازهای اسیدی: این دیرگدازهای متشکل از سیلیس و آلومینا در نواحی دارای سرباره اسیدی کاربرد دارند. اینها برای کوره های اجاق باز مشخص است.

دیرگدازهای سیلیس: نقطه ذوب بالا و پایداری حرارتی خوبی دارند. در جایی که دمای بالا و سطح ناچیز تهاجمی شیمیایی رایج است استفاده می شود.
مواد نسوز آلومینا: حاوی مقدار زیادی آلومینا هستند که باعث می شود در برابر خوردگی و شوک حرارتی مقاومت بالایی داشته باشند. معمول در محیط های گرم و با فرآورده های کوره ساینده و خورنده.

ب. دیرگدازهای اساسی: حاوی منیزیم و دولومیت، این مواد نسوز در جایی که سرباره اساسی دیده می شود مورد نیاز است.

نسوزهای منیزیم: مقاومت فوق العاده ای در برابر سرباره های اصلی و همچنین دماهای بالا از خود نشان می دهند. مخصوصاً برای کوره های قوس الکتریکی و کوره های اکسیژن پایه یا به نام فولادسازی مبدل نیز شناخته می شود.
دیرگدازهای دولومیت: از دولومیت تولید می شود و در مواردی استفاده می شود که سرباره های اساسی و خنثی استفاده می شود. آنها مقاومت نسبتا خوبی در برابر فرآیندهای فرسایش و خوردگی دارند.

ج. دیرگدازهای خنثی: این دیرگدازها حاوی سرباره های اسیدی یا بازی و همچنین از کربن و کرومیت هستند.

دیرگدازهای کربنی: بر روی قسمت هایی از آسترها که در معرض دماهای بالا و/یا شرایط شیمیایی و/یا فرسایشی قرار دارند اعمال می شود. در هنگام گرمایش یا سرمایش ترک نمی خورد و از استحکام مکانیکی مناسبی برخوردار است.
دیرگدازهای کرومیت: دارای اکسید کروم هستند و سطوح بالایی از مقاومت اسیدی و سرباره بازی را نشان می دهند. اینها در نواحی داغ دستگاه فولادسازی کاربرد دارند.

کاربردهای مواد نسوز در فولادسازی

آ. کوره بلند: پوشش نسوز کوره بلند روی سنگ آهن اعمال می شود تا آهن مذاب از آن استخراج شود. از بین این دیرگدازها، به ویژه، محصولی که باید در برابر دمای بالا و شرایطی که ممکن است باعث خوردگی شود، مقاوم به نظر برسد.

ب. کوره های قوس الکتریکی (EAFs): نسوزهای مورد استفاده در پوشش EAF ها در تولید فولاد از طریق ذوب ضایعات فولاد با استفاده از انرژی الکتریکی استفاده می شوند. به طور خاص، دیرگدازها نیاز به مقاومت در برابر دماهای بالا ممکن و تمام فعل و انفعالات شیمیایی ممکن دارند.

ج. کوره های اکسیژن پایه (BOFs): این کوره ها آهن مذاب را اکسید کرده و با تزریق اکسیژن به آن فولاد را تشکیل می دهند. دیرگدازهای مورد استفاده در BOFها و سرباره های اساسی نیاز به گرما و دمای بالا دارند.

د. ملاقه: پاتیل های خط نسوز که در آن فولاد مذاب از کوره به ناحیه ریخته گری حمل می شود. توسط آنها از شوک حرارتی و خوردگی جلوگیری می شود.

ه. ماشین‌های ریخته‌گری: هم قالب‌ها و هم داخل ظروف بزرگ فولادی که باید پس از پالایش در فرآیندی که ریخته‌گری نامیده می‌شود، جامد شوند، از دیرگدازها استفاده می‌کنند. باید در برابر حرارت و سایش مقاوم باشد.

چالش ها در استفاده از مواد نسوز

۱. سایش و پارگی: مواد نسوز در اثر سایش، فرسایش و شوک حرارتی تخریب می شوند. این بدان معناست که برای دستیابی به بهترین نتایج به مراقبت و ارتقاء معمول نیاز است.

۲. شوک حرارتی: دیرگدازها به تغییرات دما بسیار حساس هستند و به همین دلیل تغییرات دما می تواند باعث ایجاد ترک یا حتی تخریب شود. از این مشکل تا حد زیادی با انتخاب نوع نسوز و تخمگذار مناسب جلوگیری می شود.

۳. حمله شیمیایی: این به دلیل این واقعیت است که دیرگدازها می توانند در معرض حملات سرباره های خورنده و فلزات مذاب قرار گیرند که در نتیجه کارایی دیرگدازها کاهش می یابد. ترکیب شیمیایی دیرگدازها نیز باید الزامات خاصی را برآورده کند تا بتواند با آسیب هایی که قرار است در معرض آن قرار گیرند، مقابله کند.

۴. هزینه: مواد نسوز به عنوان محصولات پر هزینه طبقه بندی می شوند. هزینه ها، عملکرد و دوام، اینها سه رکن فولادسازی کارآمد هستند که مورد توجه قرار گرفته اند.

روندها و نوآوری های آینده

مواد پیشرفته: توسعه مواد نسوز جدید برای عملکرد بهتر، عمر طولانی‌تر و سازگاری با محیط‌زیست موضوعات پژوهش حاضر است.
بازیافت و پایداری: بازیافت دیرگدازهای مصرفی و ایجاد روش سبزینه استفاده از مواد نسوز در حال انجام است.
تکنیک‌های نصب بهبود یافته: آخرین استراتژی‌ها برای استفاده از اجزا و فناوری‌های آستر، اختراعاتی برای بهبود عمر و عملکرد آسترهای نسوز هستند.

نتیجه

دیرگدازها در فولادسازی ضروری هستند زیرا تجهیزات مورد استفاده در فرآیندها باید محافظت و در دمای بالا نگهداری شوند. دانش انواع، کاربردها و/یا محدودیت ها نشان می دهد که می توان از آنها در انتخاب و استفاده مناسب استفاده کرد. در واقع با گسترش فناوری، انتظار می‌رود که نیاز به دیرگدازهای جدید و بهتر به راه‌های جدیدی برای کارایی و پایداری تولید فولاد بپردازد.

در این مقاله سعی شده است توضیحاتی ساده از مفاهیم فوق ارائه شود تا خوانندگان بتوانند درک روشنی از دیرگدازهای مورد استفاده در ساخت فولاد و اینکه چرا برای این بخش ضروری هستند، داشته باشند.

منبع: Steel Technology
برای مشاهده دانشنامه‌های بیشتر در زمینه فولاد و آهن آلات کلیک کنید