مواد نسوز؛ خواص و کاربرد انواع دیرگدازها در صنعت

نسوز چیست؟

ماده «نسوز» که به «دیرگداز» نیز معروف است، یک ماده معدنی غیرفلزی با خواص شیمیایی و فیزیکی مقاوم در برابر حرارت است که از خاک نسوز به دست می‌آید. این ماده معدنی بر اثر فشار و حرارت و همچنین در معرض حمله شیمیایی، از خود مقاومت بالایی نشان داده و تجزیه نمی‌شود؛ از این‌رو در کوره‌هایی با دمایی بالاتر از هزار و ۵۰۰ درجه فارنهایت، بخورسوز و راکتورها مورد استفاده قرار می‌گیرد. 

دیرگداز البته در صنایعی چون سیمان، پتروشیمی و آلومینیوم نیز کاربرد دارد، اما امروزه صنایع فولاد و ریخته‌گری بیشترین استفاده را از این ماده معدنی می‌برند و مصرف ۷۰ درصدی را به خود اختصاص داده‌اند.

خواص مواد نسوز

نسوز به دلیل استحکام بالا که در پیوندهای شیمیایی اولیه سرامیک‌ها از خود نشان می‌دهد، دارای ترکیبات غیرمعمولی و ویژگی همچون نقطه ذوب بالا، واکنش‌ناپذیری شیمیایی است. همین خواص این ماده معدنی سبب شده است که در برابر گرما و دمای بالا و خردایش از خود مقاومت نشان دهد و در صنایع متالورژی و شیشه‌سازی مورد استفاده قرار گیرد. 

انواع مواد نسوز

دیرگدازها انواع مختلفی دارند؛ با توجه به نوع ماده استفاده‌شده در ترکیبات آنها، خواص و کاربردهای متفاوتی خواهد داشت. اکسیدهای آلومینیوم (آلومینا)، سیلیکون (سیلیس) و منیزیم (منیزیم) مهمترین مواد مورد استفاده در ساختن آنها به‌شمار می‌روند. اکسید دیگری که به صورت معمول در این ماده معدنی یافت می‌شود، اکسید کلسیم (آهک) است. دیرگدازها باید مطابق با ویژگی‌هایی که دارند، انتخاب شوند. انواع آجرهای دیرگداز (نسوز) به اختصار در زیر توضیح داده شده اند.

آجرهای سیلیسی

بخش عمده آجرهای سیلیسی که را خاک‌های سیلیسی که به کوارتزیت معروف هستند، تشکیل می‌دهد. در گذشته از این آجرها، برای پوشش جدار درونی کوره‌های فولادسازی استفاده می‌شد؛ اما امروزه به‌دلیل رسانایی گرمایی بسیار در نفوذناپذیری در مقابل گازها، بیشتر برای جدار درونی کوره‌های تولید خمیر شیشه در کارخانه‌های شیشه‌سازی، کوره‌های سرامیک‌سازی و کک‌سازی و گازسوز مورد استفاده قرار می‌گیرد. 

آجرهای آلومینیومی

آجرهای آلومینیوم درصد بالایی آلومین دارند؛ این آجرها از مخلوط کائولن، بوکسیت و کروندوم تشکیل می‌شود که بیش از 70 درصد آلومین دارد. دمای پخت آجرها آلومینیومی حدود 1200 تا 1800 درجه سانتیگراد است. این آجرها بیشتر برای پوشش جداره درونی کوره‌های ذوب فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این آجرها در برابر مواد قلیایی مقاوم هستند، از این‌رو از آنها برای پوشش جداره درونی کوره‌های شیشه‌سازی و سیمان‌سازی نیز استفاده می‌شود. 

آجرهای نسوز قلیایی

این آجرها شامل اکسید منیزیم هستند. برای تهیه اکسید منیزیم، کربنات منیزیم طبیعی یا دولومیت را در دمای بین 550 تا ۸۸۰ درجه سانتیگراد حرارت می‌دهند. اضافه کردن مقداری اکسیدکروم و اکسید آهن سبب افزایش مقاومت گرمایی این آجرهای قلیایی می‌شود.

از این آجرها برای کوره‌های دوار در کارخانه‌های سیمان‌سازی، پوشش جدار درونی کوره‌های باز در فولادسازی، بخش‌های بالای کوره‌های ذوب در شیشه‌سازی و صنایع فلزات غیرآهنی، استفاده می‌شود.

آجرهای نسوز ویژه

آجرهای نسوز ویژه، نوع خاصی از دیرگداز به‌شمار می‌روند که در صنعت کاربردهای خاص دارند. متداول‌ترین این آجرهای ویژه شامل موارد زیر هستند:

آجر زیرکونیوم

آجر زیرکونیوم از سولفات زیرکونیوم طبیعی با افزودن مقدار کمی آلومین به کوارتز به دست می‌آيند. بیشترین کاربرد این آجرها، در ساختن کوره مخزن شیشه مذاب، کوره ذوب آلومینیوم و کوره‌هایی با دمای بالا است. 

مطالب مرتبط: مقایسه ویژگی های آجر نسوز و آجرهای معمولی  

شکل و اندازه دیرگدازها

دیرگدازها براساس کاربردشان، اندازه و شکل استانداردی دارند. اشکال استاندارد آنها، دارای ابعادی هستند که توسط بیشتر تولیدکنندگان رعایت می‌شوند و عموما در مورد کوره‌های با همان نوع قابلیت مورد قرار می‌گیرد.

انواع مختلفی از اشکال استاندارد نسوزها در اندازه‌های مختلف وجود دارد که برای تولید دیواره‌ها، قوس‌ها، سقف‌ها و لوله‌ها ساخته شده‌اند.

نسوزهای یکپارچه

نسوزهای یکپارچه، بدون شکل قطعی هستند و فقط پس از درخواست از سوی مشتری شکل می‌گیرند. نمونه‌های رایج آنها مانند مواد ریخته‌گری، توده‌های پلاستیکی، توده‌های رامینگ، توده‌های متحرک و لنت‌های لرزش خشک مورد استفاد در لنت‌های کوره‌های القایی هستند.

نسوز براساس دمای همجوشی

نسوز براساس دمای همجوشی، خود به سه نوع تقسیم‌بندی می‌شوند:

- عادی: دمای همجوشی ۱۷۸۰ ~ ۱۷۸۰ درجه سانتیگراد (برای نمونه خاک رس آت)

- بالا: دمای همجوشی ۱۷۸۰ تا ۲هزار  درجه سانتیگراد (برای نمونه کرومیت)

- فوق‌العاده: دمای همجوشی بیشتر از ۲هزار درجه سانتیگراد (برای نمونه زیرکونیا)