از گذشته تا به امروز صنایع مختلف دچار تغییرات زیادی شده‌اند و این تغییرات با توجه به نیازهای مصرف‌کننده، برخورداری از کیفیتی بالا، ایمنی و… شکل گرفته است. از جمله صنایعی که از قافله‌ی تغییرات جا نمانده، می‌توان به صنعت فولاد اشاره نمود، این صنعت، مهمترین مصرف‌کننده نسوز هاست و امروزه کاربرد مواد نسوز و صنعت نسوز، جایگاه خاصی دارد.
مواد نسوز چیست و کاربرد مواد نسوز کدام است؟
مواد نسوز یا مواد دیرگداز (refractory material) به موادی گفته می‌شود که در مقابل حرارت بالا (بالاتر از 5000 درجه فارنهایت) از خود مقاومت نشان داده، لذا خواص شیمیایی، فیزیکی، مکانیکی و ترمومکانیکی‌شان تغییر نکرده و همچنین این مواد در برابر فشار، سایش، خوردگی شیمیایی و شوک حرارتی تجزیه نمی‌شوند. مواد نسوز که می‌توانند سرامیکی و غیرفلزی باشند.
به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف از جمله صنایع متالورژی، سرامیک‌سازی و شیشه‌سازی کاربرد دارند. البته امروزه بیشترین استفاده از این ماده‌ی معدنی به صنایع فولاد و ریخته‌گری تعلق دارد، به طوری که توانسته مصرف هفتاد درصدی را به خود اختصاص دهد. کاربرد مواد نسوز در صنایع متالورژی در آستر کاری انواع کوره‌های پخت و پز، جداره‌ی دودکشها، خطوط انتقال مواد مذاب و سرباره و مجراهای عبور گاز می‌باشد. همچنین این مواد در صنایع غیر متالورژیکی، در گرمکن‌ها، مبدل هیدروژنی و یا ریفرمر های آمونیاک، کوره‌های کراکینگ و واحدهای کراکینگ کاتالیستی، کوره‌های زباله سوز، بویلرها و کوره‌های گوگرد مورد استفاده قرار می‌گیرند.
همچنین نسوزها جهت جلوگیری از تلف شدن انرژی و استهلاک کمتر ابزار و ماشین‌آلات صنعتی و مخازن جایگاههای سوختگیری کاربرد دارند. از دیگر کاربردهای مواد نسوز در صنایع فلزات غیرآهنی، صنایع فولاد، صنایع پتروشیمی، صنایع پالایشگاهی، صنایع سیمان و آهک، صنایع شیشه و آلومینیوم، کوره های صنایع سرامیک، نیروگاهها و راکتورهای هسته ای و توربین های گازی می‌باشد.
کاربرد مواد نسوز در صنعت فولاد
از آنجا که مواد مذاب و سرباره اثراتی بسیار مخرب بر آستر كوره‌‌ها در صنايع آهن و فولاد دارند و منجر به آلودگي، پوسيدگي، سائيدگي، شستن و حمل آجرهای دیرگدازی كه می‌بایست در مقابل عوامل شيميائي مقاومت داشته باشند، می‌شوند، لذا تهیه‌ی موادی جهت آسترها، هدف اصلي تولید مواد نسوز بوده است. بنابراین طراحان و سازندگان به دنبال تولید موادی هستند که نه تنها فلز و سرباره در آنها نفوذ نکنند، بلکه با آنها وارد واكنش هم نشوند.
اين طراحان سعی دارند موادی بی‌نقص بسازند که در برابر شوك هاي حرارتي نیز مقاومت داشته باشند. کاربرد مواد نسوز در صنعت فولاد از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و به طور کلی این مواد در صنایعی که با حرارتهای بسیار بالا سروکار دارند از جمله فولاد، صنایع غذایی، نفت و گاز، پتروشیمی کاربرد خواهد داشت. اما امروزه، بیشترین میزان مصرف و کاربرد مواد نسوز مربوط به صنایع فولاد است.
به طوری که جهت تولید هر یک تن فولاد در حدود 10-20 کیلوگرم مواد نسوز استفاده می‌شود، به بیانی دیگر، بیشتر از 400 هزار تن مواد نسوز، جهت تولید 27 میلیون تن فولاد نیاز است که این، حاکی از نقش و کاربرد مواد نسوز در صنعت فولاد می‌باشد. می‌توان گفت حدود 70 درصد از كل توليدات مواد نسوز، در صنايع توليد آهن و فولاد مورد استفاده قرار مي‌گیرد. به همین خاطر توليدكنندگان فولاد معمولا در مراكزشان بخش ديرگداز دارند كه در اين بخشها آزمایشاتی بر روي مواد نسوز جديد دریافتی و همچنین ساخت انواع نسوزهای جديد انجام می‌شود.
انواع مواد نسوز
امروزه آجرهای نسوز در اندازه و شکلهای مختلف برای کاربردهای متفاوت در دسترس است. لذا کاربرد مواد نسوز با توجه به دما و شرایط تعیین می‌شود. مواد نسوز معمولی شامل خاک نسوز، نسوز های آلومینا بالا، آجر سیلیس، نسوزهای منیزیت، نسوزهای کرومیت، نسوز زیرکونیا، مواد عایق و نسوز های یکپارچه می‌باشد. به طور کلی نسوزها را می‌توان در گروه‌های قلیایی، اسیدی و ویژه قرار داد، البته از لحاظ شکل فیزیکی نیز این مواد به نسوزهای شکل‌دار (انواع بردها و آجرهای نسوز و …)، بی‌شکل (جرمهای ریختنی نسوز)، مواد عایق و الیافی (انواع نمدها و منسوجات نسوز) گروه‌بندی می‌شوند .
مواد اولیه‌ی نسوز اسیدی:
- سیلیسی
- الومین بالا
- الومین پایین
مواد اولیه‌ی نسوز قلیایی:
- کرومیت
- دولومیت
- منیزیت
- اولیوین
مواد اولیه نسوز ویژه:
- زیرکون
- سیلیکون و سیلیکون کاربید
- بادلیت
- گرافیت
آجر سیلیسی
آجر سیلیس یک ماده‌ی نسوزاست و دارای حداقل 93 درصد سیلیس می‌باشد. آجر نسوز سیلیکا در دمایی نزدیک به نقطه‌ی همجوشی واقعی، دارای مقاومت مکانیکی مطلوبی است و در برابر سرباره مذاب اسیدی پایدار بوده، لذا از انواع آجر سیلیکا در صنایع شیشه‌سازی و فولاد استفاده می‌شود. قیمت اجر نسوز را میتوانید در صفحه مربوطه ببینید.
نسوزهای آلومینا
نسوزهای آلومینا با بیش از 45 درصد الومینا، الومینا بالا نامیده می‌شوند. غلظت آلومینا می‌تواند از 45 – 95 درصد تغییر کند و افزایش درصد آلومینا، موجب افزایش مقاومت نسوزهای آلومینا می‌شود. از جمله کاربرهای این مواد نسوز می‌توان به کوره‌های آهک و سیمانی، دیگ بخار، مخزنهای شیشه‌ای اشاره نمود.
نسوزهای منیزیت
این نسوز دارای حداقل 85 درصد اکسید منیزیم هستند. این مواد نسوز از منيزيت طبيعي و همچنین سیلیس تشکیل شده‌اند. نسوزهای منیزیت در برابر سرباره‌های اساسی بخصوص در مقابل سرباره‌های آهک و غنی از آهن مقاومت خوبی دارند و از مهمترین نسوزها جهت تولید فولاد می‌باشند.
نسوزهای کرومیت
مواد منیزیت کروم معمولاً حاوی 15-35 درصد اکسید کروم (III) و 42-50 درصد اکسید منیزیم می‌باشند و مواد نسوز منیزیت-کرومیت دارای حداقل 60 درصد اکسید منیزیم و 8-18 درصد اکسید کروم (III) هستند. از کاربردهای نسوزهای منیزیت کروم می‌توان به ایجاد مسیرهای حساس کوره‌های حرارت بالا اشاره نمود. این مواد در مقابل سرباره‌ها و گازها از مقاومت خوبی برخوردارند.
نسوز زیرکونیا
نسوز زیرکونیا دارای مقاومت بالایی است و به نسبت سایر نسوزها دارای هدایت حرارتی خیلی پایین تری هستند. از آنجا که این مواد با شیشه‌های مذاب و فلزات مایع وارد واکنش نمی‌شوند، لذا برای کوره‌های شیشه‌ای و متالوژی قابل استفاده می‌باشند.
نسوز یکپارچه
به محصولات نسوز بی‌شکل، نسوزهای یکپارچه اطلاق می‌شود. از این نسوزها می‌توان بجای نسوزهای معمولی در کوره‌های صنعتی استفاده کرد.
مواد عایق
مواد عایق، نسوز هایی هستند که هدایت حرارتی پایینی دارند و از این مواد جهت کاهش تلفات گرما استفاده می‌شوند. مواد عایق دارای مقاومت حرارتی بیشتری نسبت به آجر ایجاد می‌کنند. مواد نسوز تاثیر زیادی بر مصرف انرژی، ایمنی و کیفیت محصول دارند و لذا انتخاب نسوزها بر اساس هر کاربرد، از اهمیت بالایی برخوردار است.
