شنبه , ۱۳ آذر ۱۳۹۵
دانلود رایگان نرم افزار آنالیز تصویر + فیلم آموزشی
دیرگداز

دیرگدازها

دیرگدازها

ارسالی از :محمدرضا خدومی و محمد بومی

۱- مواد دیرگداز (Refractories Material)
مواد دیرگداز مواد دارای مقاومت حرارتی هستند که در دماهای بالا پایدار هستند و خواص فیزیکی و شیمیایی شان در این دماها حفظ می گردد.
مواد دیرگداز گران بها هستند و هرگونه خرابی در این مواد باعث افزایش زمان تولید،از بین رفتن ادوات و در برخی مواقع باعث از بین رفتن محصول می گردد. نوع دیرگداز مصرفی بر روی میزان مصرف انرژی و کیفیت محصول تأثیر می گذارد. بنابراین انتخاب نوع دیرگداز برای کاربردهای معین بسیار مهم می باشد. دیرگدازها همچنین برای فرآیند ایمن در تولید مواد ضروری است. نباید برای پرسنل خط تولید و کسانی که آنها را نصب می کنند،شرایط خطرناک ایجاد کنند. ضمناً دیرگدازها نباید در شرایط استفاده شدن و هم پس از اینکه به صورت زباله صنعتی در می آیند،موجب آلودگی زیست محیطی شوند.
در این مقاله نوع و خواص دیرگدازها را مورد بررسی قرار می دهیم.
۲- دیرگداز چیست ؟
دیرگدازها مواد غیرآلی، غیر فلزی و مقاوم در برابر حرارت هستند که این مواد می توانند در مقابل عوامل ساینده و یا خورنده در دماهای بالا مقاومت کنند. این عوامل خورنده و یا ساینده می توانند در حالت جامد، مایع و یا گاز باشند. به خاطر وجود شرایط متنوع محیطی، انواع متنوعی از دیرگدازها با خواص متفاوت ساخته شده اند. دیرگدازها از مواد پخته شده، مواد شیمیایی و انواع چسب های کربنی(بایندرهای کربنی) تشکیل شده اند. این مواد دارای گستره شیمیایی متنوع هستند و دارای اشکال مختلفی نیز هستند. (ترکیب شیمیایی و اشکال استفاده از دیرگدازها بر اساس کاربردهای گوناگون آنها تعیین می شود)
۳- ساختار فازی مواد دیرگداز
دیرگدازها از مواد ناهمگون ، چند ترکیبی و دارای تخلخلی هستند. در ساختار این مواد ، سنگ دانه های پایدار در برابر حرارت بوسیله ی فازهای چسبنده و افزودنی ها در کنار هم قرار گرفته اند.
مواد دیرگداز در دماهای پایین شبه تردند و هنگامی که دما بالا می رود از خود رفتار ویسکوز نشان می دهند. بخاطر تغییرات نقطه به نقطه در ریزساختار دیرگدازها و انعطاف پذیر نبودن آنها، استحکام در محل های مختلف دیرگداز متفاوت است. این مواد به خاطر خزش در دمای بالا یا تغییر شکل پلاستیکشان شاخص هستند. تردی و مدول الاستیک بالای این مواد باعث شده است تا در برابر تنش های حرارتی و شک ها حساس بوده و در تحت این شک ها بشکنند.
۴- دیرگدازها برای چه کاربردهایی مصرف می شوند؟
دیرگدازها ابتدائاً بوسیله صنعت متالوژی مورد استفاده قرار می گرفت. در این صنعت کوره های ذوب فلزات و خطوط نقل و انتقالات مذاب و سرباره بوسیله ی مواد نسوز پوشش داده می شد.همچنین جداره های دودکش ها و مجاری عبور گاز نیز بوسیله مواد دیرگداز پوشش دهی می شود. با توجه به کاربردها، دیرگدازها باید تأثیرات مخربی همچون مواد سایش، فشار، عوامل شیمیایی، شک حرارتی، ضربات فیزیکی، تجزیه های حرارتی، و… تحمل کند. این عوامل مخرب معمولاً در دمای بالا اتفاق می افتد.
از آنجایی که فرآیندهای متالوژی نیازمند دماهای عملیاتی بالاست، مواد دیرگداز مورد استفاده در این صنعت باید در دماهای بالا و پایین تر از دمای عملیاتی پایدار باشند. در جدول یک دمای ذوب برخی از عناصر که در متالوژی از آنها استفاده می شود، آورده شده است.
۵- لازمه های دیرگدازی
لازمه های عمومی یک ماده ی دیرگداز را می توان به صورت زیر بیان کرد:
قابلیت تحمل در دماهای بالا
قابلیت تحمل در برابر تغیرات ناگهانی دما
قابلیت تحمل برخورد با فلزات مذاب، گازهای گرم و خوردگی سایشی(erosion) و…
قابلیت تحمل فشار در شرایط کارکرد
قابلیت تحمل در مقابل بارگذاری و نیروهای سایشی
ضریب انبساط حرارتی پایین
قابلیت نگهداری حرارت
نداشتن قابلیت ترشوندگی و جلوگیری از نفوذ مواد در تماس با آنها (مانند سرباره و مذاب فلزی)
۶- دیرگدازها از چه موادی ساخته می شوند؟
مواد خامی که عمدتاً در تولید دیرگدازهای اساسی استفاده می شوند عبارتند از:
منیزیم کربنات (magnesites) ، دولومیت، کانی های کروم دار (chrome ore)، اسپینل و کربن
آجرهای دیرگداز اساسی مانند آجرهای منیزیا-کرومیتی و منیزیا- اسپنلی از کلینکر مصنوعی اکسید منیزیم (synthetic magnesia clinker) یا منیزیای طبیعی پخته شده به همراه سنگ معدن کروم دار و پیش واکنش دهنده اسپنیل و یا مواد پوشش دهنده ی آلومینیایی ساخته می شوند. اسپینل که یک ساختار مقاوم در برابر شک های حرارتی است. یا در آجر اولیه وجود دارد و یا در طی حرارت دیدن آجر در محیط کار تولید می شود.
۷- توسعه ی دیرگدازها با گذر زمان
سال ۱۹۵۰، تکامل و استفاده از دیرگدازهای منیزیایی به همراه کربن. این دیرگدازها با دیرگدازهای دولومیتی و به صورت ترکیبی استفاده می شوند. این دیرگدازها در ابتدا برای کوره های اولیه اکسیژنی (furnace basic oxygen) توسعه یافتند. تقریباً در همان سال ها خلوص منیزیا به عنوان یک فاکتور مهم مورد توجه قرار گرفت و دانه های منیزیایی با خلوص بالا و با درصد بورکم ( % ۹۶ ) به صورت وسیع مورد استفاده قرار گرفت.در این نوع دیرگدازها نسبت آهک به سیلیس ۱-۳-۲است.سال ۱۹۸۰ ، دیر گدازهای منیزیا گرافیتی توسعه یافتند .در ابتدا این دیرگدازها با درصد کربن بیشتر و سپس با اضافه کردن افزودنی های آنتی اکسیدان میزان کربن باقی مانده در این نوع دیرگدازها افزایش یافت. در سال های اخیر، تمایلات به سمت استفاده از دیرگدازهای مهندسی (engineered refractories) افزایش یافته است. این نوع دیرگدازها دارای مکانیزم های سایش خاص هستند. در این نوع دیرگدازها، افزودنی هایی از جمله اکسیدآهن خالص و کربنات منیزیم فیوزد (fused magnesite) در مقادیر کم اضافه می شود تا ویژگی های خالص در آجرها بوجود آید. این افزودنی ها عمدتاً کمتر از ۶% کل مخلوط را تشکیل می دهند. هنگامی که دانه های منیزیایی زنیته شده درشت تر شوند، دیرگدازها مقاومت خوردگی بهتری پیدا می کند.
نقطه ذوب مواد دیرگداز در حالتی که خالص باشند در گستره ۱۸۱۵-۳۳۱۵ درجه سانتیگراد است. در جداول ۲و۳ نقطه ذوب چندین ترکیب دیرگداز آورده شده است. دیرگدازها در شرایط کاری تنها می توانند مقدار کمی فاز مذاب(حدود ۵-۱ درصد) را در ساختارشان تحمل کنند و خواص ساختاری شان را حفظ کنند. البته بحث های بعدی نشان می دهد که به هر حال استفاده از بسیاری از این مواد به دلیل عواملی همچون قیمت یا ناپایداریشان در اتمسفرهای خاص محدود شده است. همچنین وجود ناخالصی های ابتدایی و یا ناخالصی هایی که در محیط کاربرد به نسوز وارد می شوند، باعث کاهش چشم گیر نقطه ذوب آنها می شود.
۸- ویژگی های دیرگدازها
خواص مهم دیرگدازها که بیشتر مورد بررسی قرار می گیرد عبارتند از : ترکیب شیمیایی, دانسیته بالک. تخلخل ظاهری (apparent porosity)، گرانش ویژه ی نسبی (specific gravity apparent) و استحکام در دماهای معمولی.
این خواص اغلب از جمله خواصی است که برای کنترل تولید و فرآیند کنترل کیفیت استفاده می شود. ترکیب شیمیایی به عنوان پایداری برای طبقه بندی دیرگدازها استفاده می شود. دانسیته، تخلخل و استحکام محصولات پخته شده از فاکتورهای زیادی تأثیر می پذیرد. از میان این فاکتورهای زیاد می توان به نوع و کیفیت مواد اولیه، اندازه و شکل ذرات، درصد رطوبت مواد در طی فرآیند پرس کردن، فشار پرس، دما و مدت پخت، اتمسفر کوره و سرعت سرد کردن اشاره کرد.
همان گونه که در بالا اشاره گردید مواد نسوز باید حداقل چهار ویژگی مهم به شرح ذیل داشته باشند:
خاصیت دیرگدازی : این خا صیت به ترکیب شیمیایی و ساختمان بلورین مواد بستگی دارد . مثلاً در ترکیبات آلومینیم دار، رابطه مستقیمی بین پایداری حرارتی و مقدار آلومینیم هر ترکیب وجود دارد . برای مثال پایداری حرارتی رس با ۴۵ درصد Al2O3تقریباً ۱۷۵۰ درجه سانتی گراد در حالی که پایداری حرارتی خالص Al2O3 حدود ۲۰۵۰ درجه سانتی گراد است.
مقاومت شیمیایی : مواد دیرگداز باید در حرارتهای بالا دارای مقاومت شیمیایی زیادی باشند به طوری که با مواد گداخته، گازها و بخار آب واکنش ندهند . این خصوصیت تابع ترکیب شیمیایی مواد اولیه، تخلخل و ساختمان بلوری آنهاست.
مقاومت در مقابل تغییرات ناگهانی حرارت : به افزایش یا کاهش بسیار سریع دما شوک حرارتی ۱ گفته می شود . مواد نسوز باید بتوانند در مقابل شوکهای حرارتی مقاومت کرده و از هم نپاشند . با توجه به افزایش و کاهش ناگهانی دمای کوره های ذوب یا کوره های پخت سیمان و آهک، در صور ت عدم توانایی تحمل این شرایط توسط مواد دیرگداز، این مواد به سرعت تخریب شده و قابلیت استفاده خود را از دست خواهند داد.
مقاومت سایشی : دیرگدازها به نوعی باید از جنس مواد ساینده نیز باشند یا حداقل مقاومت سایشی خوبی داشته باشند . با توجه به تماس دائمی این مواد ب ا مواد گداخته شده و گاهاً سخت در داخل دیگهای ذوب یا کوره های پخت موا د ، در صورت نداشتن مقاومت سایشی، به شدت فرسوده شده و از بین خواهند رفت.
تعدادی از خواص مهم دیرگدازها در زیر آورده شده است:
۱ – دمای ذوب (melting point)
مواد خالص در دمای معینی و در یک آن ذوب می شوند. اکثر مواد دیرگداز دارای ذرات دیرگدازی هستند که به هم چسبیده اند. در دمای بالا، فاز شیشه ای مذاب می شود و هنگامی که دما بالاتر رود، محلولی از اجزای دیرگداز پدید می آید. این محلول مانند یک دوغاب می ماند. دمایی که در آن مخروط زگر به علت وزن خودش تغییر شکل دهد، دمای ذوب دیرگداز نامیده می شود. جدول بالا نشان دهنده ی چند ترکیب خالص است که به عنوان دیرگداز از آنها استفاده می شود.

۲- اندازه (size)
اندازه و شکل دیرگداز یکی از خصوصیات طراحی است. این مسأله یکی از مباحث مهم در طراحی بشمار می آید زیرا این مسأله بر روی پایداری ساختار تأثیر می گذارد. دقت و اندازه برای جاهایی که قطعات دیرگدازها می خواهند با هم جفت شوند، بسیار مهم می باشد. دقت و اندازه مناسب باعث کمینه شدن ضخامت و جفت شدن بهتر ساختار می شود.
۳- دانسیته ی بالک (Bulk Density)
یک خصوصیت مفید برای دیرگدازها دانسیته بالک است. این خاصیت نشان دهنده ی میزان ماده موجود در حجم معین است. افزایش دانسیته بالک یک دیرگداز باعث افزایش پایداری حجم و ظرفیت گرمایی دیرگداز می شود. و نفوذ مذاب را در دیرگداز کاهش می دهد.
۴- تخلخل (Porosity)
تخلخل ظاهری (apparent porosity)، اندازه گیری حجم تخلخل های باز است. (این تخلخل های باز می توانند بوسیله ی یک مایع پر شوند)
تخلخل ظاهری بر حسب درصد نسبت به حجم نشان داده می شود. این خصوصیت یکی از خصوصیات مهم دیرگدازهایی است که در تماس مستقیم با مذاب و سرباره هستند. تخلخل ظاهری پایین مطلوب است. زیرا این مسأله از نفوذ مواد ناخواسته به داخل دیرگداز جلوگیری می کند. همچنین به هم پیوسته بودن تخلخل ها، تأثیرات مهمی بر رفتار دیرگدازها دارد. عموماً در شرایطی که تعداد تخلخل ها برابر باشد، تخلخل ها با ابعاد کوچک تر مطلوب ترند. به هر حال، اندازه گیری واقعی تخلخل واقعی که در آن حجم تخلخل های بسته نیز محاسبه می شود،ایده مناسبی برای آگاهی از خصوصیات مواد مانند خواص زنیته شدن است.درحقیقت، تخلخل، دانسیته بالک و دانسیته ظاهری جامد از ویژگی های حیاتی اشکال دیرگداز است.
۵- استحکام فشاری سرد (cold Crushing Strength)
استحکام فشاری سرد نیز یکی از خواص خوبی است که به همراه دیگر خواص مورد بررسی قرار می گیرد. این خاصیت نشان دهنده ی قابلیت تحمل بار اعمالی بر جسم است. و می تواند به همراه سایر خواص مانند دانسیته بالک و تخلخل به عنوان نشانه ای برای میزان پخت قطعه و یا مقاومت به سایش قطعه است.
۶- نقطه نرمی (Pyrometric cone Equivalent)
دمایی که در آن یک دیرگداز بواسطه وزن خودش تغییر شکل می دهد دمای نرم شدگی نامیده می شود. این دما بوسیله ی مخروط های آذر سنجی اندازه گیری می شود. دیرگدازها به خاطر داشتن ترکیب شیمیایی پیچیده، به طور تدریجی ذوب می شوند. در واقع این مواد در یک گستره ی دمایی ذوب می شوند. از این رو دیرگدازی یا نقطه ی گداز این مواد به روش مخروط های استاندارد تعیین می شود. مخروط های استاندارد آذرسنجی برای تعیین دما، تنها دمای نرم شدگی را به ما نشان می دهند. اما در شرایط کاری دیرگدازها، علاوه بر دما، بار نیز دیرگداز وارد می شود که می تواند باعث تغییر فرم دیرگداز در دماهای بسیار پایین تر از نقطه نرم شدگی بشود. با تغییر در شرایط محیطی مانند اتمسفر کاهنده، اعداد به دست آمده از این روش دماسنجی تغییر بسیاری می کند.
۷- دیرگدازی تحت بارگذاری (refractoriness under load)
تست دیرگدازی تحت بارگذاری (the refractoriness under load) که به آن تست RUL نیز می گویند، به ما دمای متلاشی شدن آجرها در شرایط کاری را می دهد.
به هرحال، در شرایط کاری واقعی که تنها یک سمت آجر حرارت می بیند،بخش سردتر آجر که حالت سبک تری دارد، مقدار بیشتری از نیروی اعمالی بر آن را تحمل می کند. از این رو، تست RUL نشان دهنده شاخصی از میزان دیرگدازی است. و می توان از آن در طراحی استفاده کرد. در شرایط کاری که دیرگداز از همه ی جهات تحت حرارت دهی است مانند شبکه ها (checkers)، تیغه ها (Partion walls) و…، داده های مربوط به تست RUL، کاملاً معنادارند.
۸- خزش در دمای بالا (Creep at high tempreture)
خزش یک خاصیت وابسته به زمان است. که معین کننده تغییر شکل ماده ی تحت بارگذاری در زمان معین و در دمای معین است. ملاک مورد پذیرش برای مواد دیرگداز عموماً این است که مقدار خزش فشاری در دما و بارگذاری مورد نظر بیش از ۰٫۳ درصد در ۵۰ ساعت اول بارگذاری نشود. این مقدار بدین علت تعیین شده است که سرعت خزش در انتهای منحنی خزش به مقدار ناچیزی کاهش می یابد. در صورتی که مقدار خزش فشاری دیرگدازی بیش از ۰٫۳ درصد نرسد، این دیرگداز مناسب است و می توان آن را با ایمنی بالا استفاده کرد.
۹- پایداری حجمی (Volume Stability)، انبساط (expansion) و انقباض (shrinkage) در دمای بالا
انقباض یا انبساط دیرگدازها می تواند در طی شرایط کاری اتفاق افتد.این تغییرات دائمی در ابعاد ممکن است به دلایل زیر رخ دهد:
تغییر در فرم های آلوتروپیک که باعث تغییر در وزن مخصوص می شود.
وقوع یک واکنش شیمیایی در دیرگدازها. که باعث بوجود آمدن یک ماده ی جدید با وزن مخصوص جدید می شود.
ایجاد فاز مایع
واکنش های زینترینگ
این مسئله ممکن است اتفاق افتد که بر روی دیرگداز واکنش خاصی رخ دهد و سیلیکات آلومینای – قلیایی بوجود آید. این ماده انبساط زیادی دارد و باعث شکستن قطعه می شود. تشکیل سیلیکات آلومینای قلیایی مثالی از تخریب و تغییر شکل دیرگدازها است که عموماً در کوره بلند رخ می دهد.
در حالی که این مسأله روشن شده است که تمام این تغییرات در طی فرآیند ساخت رخ می دهد ولی به خاطر مسائل اقتصادی برطرف کردن آن ها ممکن نیست زیرا فرآیندهای تولید تصحیح شده زمان بر هستند. تغییر خطی دائمی (PLC) بر روی پیش گرم کردن و سرد کردن آجرها دلالتی بر پایداری حجمی محصول است. این مسأله به طور خاص در هنگام اندازه گیری درجه ی تبدیل در تولید آجرهای سیلیسی، اهمیت پیدا می کند.
۱۰- انبساط گرمایی بازگشت پذیر
هر ماده ای در هنگام حرارت دیدن، منبسط می شود و در هنگام سرد شدن منقبض می شود. انبساط گرمایی بازگشت پذیر بازتابی است از تغییرات فازی که در هنگام گرم وسرد کردن رخ می دهد. تغییر خطی دائمی (PLC) و انبساط گرمایی برگشت پذیر برای ساخت نسوزها در نظر گرفته می شود. تا قطعات به هم متصل دچار مشکل نشوند. به عنوان نمونه یک قانون کلی،احتمال خرد شدن و از هم پاشیدن آن دسته از موادی که ضریب انبساط حرارتی کمتری دارند، کمتر است.
۱۱- رسانش گرمایی (Thermal Conductivity)
رسانش گرمایی به ترکیب شیمیایی و مینرالی ماده، دمای کاربرد و فاز شیشه ای موجود در دیرگداز وابسته است. اگرچه این خاصیت یکی از خاصیت های کم اهمیت در بررسی دیرگدازهاست ولی این خاصیت مشخص کننده ضخامت آجر کاری است. رسانش معمولاً با افزایش دما تغییر می کند. در مواردی که نیاز به انتقال حرارت از بین دیواره باشد برای مثال در تقویت کننده ها و بخش های بازیافت انرژی، دیرگداز باید رسانش گرمایی بالایی داشته باشد. رسانش گرمایی پایین برای صرفه جویی در مصرف انرژی مناسب می باشند. در این حالت دیرگداز مانند یک عایق عمل می کند. برای بدست آوردن خاصیت عایق کاری باید از هدر رفت گرما جلوگیری کند اما این خاصیت موجب افزایش دمای سطح می گردد و از این دو باید از دیرگداز با کیفیت بالایی استفاده کنیم. با توجه به این مسأله، معمولاً عایق کاری در سقف کوره ی فولادسازی دهانه باز (Open- hearth furnaces) انجام نمی شود. به عبارت دیگر این مسأله باعث می گردد که عایق به دلیل ایجاد چکه هایی برروی سطحش ، بشکند. بسته به خواص دیرگداز از مصرفی در بخش ارتباط با حرارت مانند ظرفیت تحمل بار در دمای بالا (Capacity high temperature load bearing)، این مسئله ممکن است نیاز باشد که کیفیت آجر مصرفی را بالا ببریم که علت آن بالا رفتن دما به خاطر خاصیت عایق کاری آنهاست.
دیرگدازهای سبک با رسانش گرمایی پایین در کوره هایی کاربرد دارند که در آنها با استفاده از دماهای نسبتاً پایین کار عمل آوری گرمایی صورت می گیرد. در این کاربردها، عملکرد ثانویه ی دیرگداز معمولاً صرفه جویی در مصرف انرژی است. مصرف این نوع دیرگدازها در کوره های نوع منقطع (furnaces batch type) بیشتر است. در این کوره ها ظرفیت گرمایی پایین ساختار دیرگداز باعث می شود تا گرمای ذخیره شده در طی فرآیند سردو گرم کردن سیکلی کمینه شود.
۹- دیرگدازها چگونه دسته بندی می شوند؟
دیرگدازها را می توان براساس ترکیب شیمیایی وروش تولید یا شکل فیزیکیشان دسته بندی کرد.علاوه براین تقسیم بندی ها، دیرگدازها را براساس کاربرد نیز می توان طبقه بندی کرد مثلاً دیرگدازهای کوره بلند. این دیرگدازها به طور مداوم مورد تجدید نظر قرار می گیرند وتغییر می کنند.
درزیر برخی از طبقه بندی های دیرگداز آورده شده است :
۹-۱- طبقه بندی دیرگدازها براساس ترکیب شیمیایی
از نقطه نظر شیمیایی ، مواد دیرگداز به سه دسته تقسیم بندی می شوند که عباتند از:
دیرگدازهای اسیدی
دیرگدازهای بازی
دیرگدازهای خنثی
کانیها و سنگهای مختلفی در گروه نسوزها یا دیرگدازها قرار می گیرند که از جمله می توان به اولیوی ن، زیرکن، کرومیت، مسکویت، گرافیت، آندالوزیت، دیستن، سیلیمانیت، ولاستونیت، آزبستها (کریزوتیل، ترمولیت، آموزیت و …)، منیزیت، رس آتشخوار ، دولومیت، بوکسیت و لاتریت اشاره نمود . غیر از مواد فوق، از ترکیبهای مصنوعی مثل کاربید سیلیس نیز به عنوان دیرگداز استفاده می شود. دیرگدازها بر اساس شرایط شیمیایی محیط عمل، درجه دیرگدازی و ترکیب مواد اولیه قابل طبقه بندی هستند . بر اساس شرایط شیمیایی، دیرگدازها به سه نوع اسیدی، خنثی و قلیایی تقسیم می شوند. دیرگدازهای هر یک از سه نوع محیط مذکور در جدول زیر آورده شده است.
۹-۱-۱- دیرگدازهای اسیدی :
این دیرگدازها درمحل هایی استفاده می شوند که اتمسفر و سرباره اسیدی هستند.این دیرگدازها دربرابر اسیدی ها مقاوم اند ولی دربرابر حمله ی مواد قلیایی ضعیف هستند.ماده ی اولیّه ی عمده ی این گروه از دیرگدازها برگروه RO2 مانند سیلیس (Sio2)، زیر کونیا (Zro) و رس آلومینا سیلیکاتی (Al2o3. 2zio2.2H2o) متعلق هستند.
۹-۱-۲- دیرگدازهای خنثی :
این دیرگدازها درمحل هایی استفاده می شوند که سرباره و اتمسفر وضعیت معینی ندارند و گاهاً بازی یا اسیدی است. این دیرگدازها در مقابل عوامل اسیدی و بازی پایدارند. مواد اولیّه ی عمده ی این دیرگدازها به گروه R2O3 تعلق دارد. البته ترکیب شیمیایی دیرگدازهای خنثی تنها به گروه R2O3 محدود نمی شود ، مثال های معمولی از این مواد عبارتند از : آلومینا (Al2o3) اکسید کروم (cr2o3) و کربن (c)
۹-۱-۳- دیرگدازهای بازی :
این دیرگدازها درمحل هایی استفاده می شوند که اتمسفر و سرباره هستند. این دیرگدازها در برابر بازها مقاومند ولی با اسید واکنش می دهند. مواد اولیّه ی عمده دراین گروه از دیرگدازها به گروه RO متعلق هستند. اکسید منیزیم (Mgo) متداولترین مثال از این دیرگدازهاست. مثال های دیگر از این دیرگدازها عبارتند از : دیرگدازهای دولومیتی و دیرگدازهای منیزیا-کرومیتی (chrome – magnesite) .
دیرگدازهای بازی بسیار مشهورند زیرا این دیرگدازها مقاومت به خوردگی خوبی دربرابر سرباره های بازی وگرد وغبار شیمیایی در دماهای بالا دارند.برخی از گروه های دیرگدازهای بازی توسعه یافته اند که دارای مقاومت عالی دربرابر سرباره های اسیدی نیز هستند.
اکسید منیزیم (mgo) یک اکسید فلزی دوتایی از منیزیم است .این اکسید درهنگامی که خلوص بالایی داشته باشد دارای دمای دیرگدازی بالایی است .مینرال اکسید منیزیم پریکلاژ (periclase) نامیده می شود.ناخالصی هایی که در اکسید منیزیم طبیعی وسنگ معدن کرم دار وجود دارد موجب می شود تا ترکیبی با دمای ذوب پایین ایجاد شود،که دیرگدازی را بسیار کاهش می دهد.
ترکیبات منیزیا-کرومیت دارای استحکام مکانیکی خوبی است ودر دمای بسیار بالا، پایداری ابعادی خوبی نیز دارد. دیرگدازهای منیزیا-کرومیتی مقاومت به خوردگی خوبی در برابر سرباره های بازی دارند وبرای صنایع فولاد ومس مناسب می باشند.
– ترکیبات منیزیا-کرومیت دارای انبساط حرارتی پایین تری نسبت به ترکیبات دارای مقادیر بالای اکسید منیزیم هستند.
– ترکیبات با خلوص بالا و بدون کروم از اکسید منیزیم که از آب دریاها وآب شور بدست می آیند دارای بیشترین دیرگدازی هستند ودر مقابل اکسید آهن نیز از خود مقاومت نشان می دهند
– ترکیبات کربن -منیزیا دارای ۵-۳۵% کربن هستند.کربن افزوده شده به این دیرگدازها از افزودن گرافیت ورقه ای طبیعی حاصل می شود دیرگدازهای کربن -منیزیایی مقاومت بسیار بالایی دربرابر سرباره های فولاد سازی دارند.
از لحاظ تئوری ، دیرگدازهای اسیدی نباید درتماس مستقیم با سرباره های بازی، گازها ویا گرد وغبار بازی قرارگیرد.درحالی که دیرگدازهای بازی بهترین گزینه برای استفاده شدن درمحیط های بازی هستند.در واقع به خاطر دلایل مختلف، این قوانین تئوریک اغلباً شکسته می شوند .از این رو، طبقه بندی شیمیایی دیرگدازها عمدتاً تقسیم بندی آکادمیک است وتنها به ما کمک می کند تا کاربردهای واقعی دیرگدازها را بفهمیم.همچنین وجود دیرگدازی که واقعاً خنثی باشد، ممکن است شک برانگیز باشد.
۹-۲- طبقه بندی دیرگدازها بر اساس دمای پایداری
دیرگدازها بر اساس دمای پایداری به سه گروه تقسیم می شوند:
۱) دیرگدازهای حرارت پایین مثل رس آتشخوار و دیرگدازهای سیلیسی با مقاومت حرارتی ۱۵۸۰ تا ۱۷۸۰ درجه سانتی گراد.
۲) دیرگدازهای حرارت متوسط مثل دیرگدازهای سیلیمانیتی ۱، بوکسیتی ۲، کائولینیتی و فورستریتی ۳ با مقاومت حرارتی ۱۷۸۰ تا ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد.
۳) دیرگدازهای حرارت بالا مثل دیرگدازها ی گرافیتی، کاربیدی ۴، آلومینی و منیزیتی ۵ با مقاومت حرارتی بیش از ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد.
۹-۳- طبقه بندی دیرگدازها بر اساس مواد اولیه
شاید بهترین نوع تقسیم بندی دیرگدازها، طبقه بندی آنها بر اساس مواد اولیه و ترکیب مواد تشکیل دهنده آنها باشد . بر این اساس مواد دیرگداز به ۱۲ گروه زیر قابل تقسیم است.
دیرگدازهای سیلیسی
دیرگدازهای منیزیتی
دیرگدازهای دولومیتی
دیرگدازهای گرافیتی
دیرگدازهای کرومیتی
دیرگدازهای بوکسیتی
دیرگدازهای سیلیمانیتی
دیرگدازهای فورستریتی
خاک رس آتشخوار
دیرگداز کاربید سیلیس
دیرگداز آلومینی
دیرگدازهای اکسیدی مثل اکسید بریلیم، سزیم، زیرکنیم، تانتالیم و نیوبیم.
در این قسمت به شرح مختصری از مهمترین انواع دیرگدازهای اشاره شده در بالا پرداخته می شود.
دیرگدازهای سیلیسی : این دیرگدازها دارای بیش از ۹۰ درصد SiO2 اکسیدهای آلومینیم، تیتانیم، آهن و کلسیم در مجموع با مقدار کمتر از ۵/۸ درصد در تر کیب آنها شرکت می کنند . این دیرگدازها از رگه های کوارتزی، کوارتزیت و ماسه سنگهای سیلیسی (کوارتز آرنایت ) به دست می آیند . وجود عناصر آلکالی سدیم و پتاسیم ) دمای ذوب آجرهای سیلیسی را کاهش می دهد . این آجرها در محیطهای خشک پایدارتر هستند.
دیرگدازهای منیزیتی : کا نی منیزیت MgCo3مهمترین ماده اولیه برای ساخت دیرگدازهای منیزیتی است . دمای ذوب آن حدود ۱۸۶۰ درجه سانتی گراد است . ممکن است برای افزایش مقاومت دیرگدازهای منیزیتی در مقابل شوکهای حرارتی، تا ۱۵ درصد کرومیت به آن اضافه نمود.
دیرگدازهای دولومیتی : ماده اولیه این دیرگدازها سنگ دولومیت (Ca,Mg(CO3) 3)2 است نقطه ذوب این دیرگدازها حدود ۱۷۰۰ درجه سانتی گراد بوده و دارای مقاومت کمی در مقابل شوکهای الکتریکی هستند . وجود CaO باعث شکفته شدن آن در هنگام تماس با آب شده و آهک هیدراته از آن به وجود می آید. با اضافه نمودن سرپانتین می توان از تأثیر عمل فوق کاست.
دیرگدازهای گرافیتی : این دیرگدازها از گرافیت و مقدار کمی خاک رس چسبنده تولید می شوند و دارای مقاومت حرارتی بسیار بالایی هستند.
دیرگدازهای کرومیتی : قسمت اصلی این دیرگدازها از کانی کرومیت (FeCr2O 5)4 می باشد. غیر از کانی کرومیت از اکسیدهای آلومینیم، منیزیم، سیلیسیم، و کلسیم در ترکیب آنها استفاده می شود.
دیرگدازهای آلومینی (آلومینیم سیلیکاته ): این دیرگدازها عمدتاً از Al2O3وSiO2 تشکیل می شوند. درصد Al2O از حداقل ۲۵ درصد (شاموت ۱) تا ۱۰۰ (نسوزهای کروندمی ) متغیر است . مواد اولیه مورد نیاز برای تولید این آجرها شامل رس آتشخوار، بوکسیت، سیلیمانیت، آندالوزیت، کیانیت و کروندم است . با افزایش Al2O3 و کاهش SiO2 مقاومت حرارتی آن بیشتر می شود.در ساخت دیرگدازهای با آلومین بالا فقط از سیلیمانیت، آندالوزیت، دیستن، بوکسیت و کروندم استفاده می شود.
دیرگدازهای کاربید سیلیسی : این دیرگدازها از کاربید سیلیسیم(SiC) ساخته می شود. مخلوط ماسه، سیلیس، کک، نمک و خاک اره در کوره ال کتریکی و تا دمای ۲۷۰۰ درجه سانتی گراد حرارت داده می شود نمک موجب تبخیر مواد زاید کک و ماسه سیلیسی می شود . خاک اره باعث ایجاد تخلخل می شود و اکسید کربن ایجاد شده از طریق خلل و فرج آن بیرون می رود . این دیرگدازها دارای مقاومت حرارتی بالا و مقاومت سایشی زیادی بوده و در مقابل شوکهای حرارتی ایستادگی می کنند. ضریب انتقال حرارتی این دیرگدازها زیاد است.
دیرگدازهای اکسیدی : مهمترین این دیرگدازها، دیرگداز زیرکنیا است که از اکسید ساخته می شود . این دیرگداز ها تا دمای ۲۵۰۰ درجه سانتی گراد مقاومت حرارت ی دارند . زیرکنیم به دلیل مقاومت حرارتی و سایشی بالا و مقاومت در برابر شوکهای حرارتی بسیار مرغوب م ی باشد ولی به خاطر قیمت بالای آن، استفاده محدودتری نسبت به دیرگدازهای دیگر دارد . انبساط حرارتی این دیرگداز نسبتاً زیاد است.
۹-۴- طبقه بندی براساس روش تولید
دیرگدازها می توانند به یکی از روش های زیر تولید شوند.
روش پرس خشک (Dry Dress Process)
ریخته گری مذاب (fused Cast)
قالبگیری دستی (hand Moldes)
شکل دهی پخته شده ، خام و یا بایندر شیمیایی
بی شکل (مونولیتیک -پلاستیک-جرم های کوبیدنی -تزریقی – قابل قالب گیری و اسپری شونده)
۹-۵- طبقه بندی براساس شکل فیزیکی
دیرگدازها را بر اساس شکل فیزیکشان نیز می توان طبقه بندی کرد.این مواد می توانند دیرگدازهای شکل داده شده و یا بی شکل باشند.دیرگدازهای شکل داده شده عموماً به عنوان آجرهای دیرگدازه ودیرگدازهای بی شکل به عنوان دیرگدازهای مونولیتیک معروفند. دیرگدازهای شکل داده شده (Shaped refractones)
دیرگدازهای شکل داده شده آنهایی هستند که در هنگام تحویل به مصرف کننده دارای شکل معینی هستند ما این دیرگدازها را آجر می نامیم.
شکل آجرها ممکن است به دو حالت تقسیم بندی شوند.یکی از آنها اشکال استاندارد است ودیگری اشکال خاص.اشکال استاندارد دارای ابعادی هستند که بوسیله ی اکثر تولید کنندگان دیرگدازها مورد قبول است.واین تولید کننده ها از این ابعاد پیروی می کنند.این دیرگدازها عموماً در کوره های همسان قابل کاربرد هستند.
دیرگدازهای شکل داده شده عمدتاً بوسیله ی ماشین پرس تولید می شود .بنابراین انتظار می رود که خواص آنها هموژن باشد.البته برخی از دیرگدازهای شکل داده شده که بوسیله ی قالب گیری دستی تولید می شوند دارای خواص غیر هموژنی هستند.
۱۰- دیرگدازهای بی شکل (unshped Refractones)
دیرگدازهای بی شکل دارای هندسی معینی نیستند و در حین کاربرد شکل داده می شود.این دیر گدازها بیشتر با نام دیرگدازها مونولیتیک شناخته می شود.این دیرگدازها به صورت زیرطبقه بندی می شود.
الف) دیرگدازهای پلاستیک (pbstic refractories)
دیرگدازهای پلاستیک، مخلوط هایی هستند که در حالت پلاستیک وسفت آماده می شوند.واین نوع دیرگدازها به صورت توده هایی که در لفاف پلی اتیلن پیچیده شده اند،به مصرف کننده تحویل داده می شوند .درحین استفاده توده ی بزرگ از این نوع دیرگداز به قطعات کوچک تر بریده می شود وبدون هیچ عمل دیگر برروی آن، درمکان مورد نظر پاشیده ویا کوبیده می شود.این کار بوسیله ی یک کوبنده ی بادی انجام می شود.این ماده ی پلاستیک به راحتی به هر شکل وفرم مورد نظر تبدیل می شود.
ب) مخلوط های کوبیدنی (Ramming Mixes)
مواد دیرگداز کوبیدنی آنهایی هستند که از اندازه ی ذرات شان به دقت درجه بندی شده است تا بتوان آنها را راحت تر اعمال کرد.این مواد عموما به صورت خشک به مصرف کننده تحویل داده می شوند. مصرف کننده درهنگام نیاز این دیرگدازها را با مقدارکمی آب مخلوط می کند وسپس از آنها استفاده می کند.مخلوط های کوبیدنی نیز وجود دارند که به صورت مرطوب به مصرف کننده تحویل داده می شوند. ودرهمان زمان قابل استفاده هستند.استفاده از آنها بوسیله ی کوبنده های بادی انجام می شود.
ج) مخلوط های قابل ریختن (Castable)
قابل ریختن براین مسئله دلالت دارد که این مواد به طور طبیعی قابلیت گیرش هیدورلیک دارند.این دیرگدازها موادی هستند که دارای درصدی با یندر سیمانی(معمولا سیمان آلومیناتی)هستند.این دیرگدازها وقتی با آب مخلوط شوند قابلیت گیرش هیدرولیک دارند. مواد چسبنده ی کلسیم آلومیناتی باید به خوبی دراین دیرگدازها پیوند ایجاد کنند تا از جذب رطوبت به داخل دیرگدازها جلوگیری شود. علاوه براین مسئله استحکام این بایندر پس از ۶ تا ۱۲ ماه شروع به کاهش می کند این مواد به صورت ریختگی اعمال می شوند.وهمچنین به نام بتن های دیرگدازها معروفند.
د) مخلوط های پاشیدنی (Gunning Mixes)
مخلوط های پاشیدنی مواد دیرگدازی هستند که به صورت گرانول تهیه می شوند .این گرانول ها بر روی سطح مورد نظر اسپری می شوند .برای پاشیدن این مواد از تفنگ های پاشنه ی بادی (Guns air plocement)متنوعی استفاده می شود.این دیرگدازها بوسیله ی حرارت استحکام می یابند وبرای کارهای ترمیمی و اصلاحی درکوره ها و پاتیل ها استفاده می شوند.

ه) مخلوط های محافظ (Fettling Mixes)
مخلوط های محافظ مواد دیرگدازی به شکل گرانول هستند که عملکرد آنها شبیه به مخلوط های پاشیدنی است.امّا این مخلوط های بوسیله ی پارو به داخل کوره ریخته می شوند تا نواحی آسیب دیده ی کوره ترمیم شوند.
و) ملات ها (Mortars)
ملات ها گروهی از دیرگدازها هستندکه نه جزء گروه آجرهای دیرگداز هستند نه جزء گروه دیرگدازهای مونولیتیک .این دیرگدازها مواد نسوز نرمی هستند که به خاطر ترکیبشان درحین مخلوط شدن با آب خاصیت پلاستیک پیدا می کنند.این مواد برای ایجاد پیوند بین آجرها در فرآیند آجر کاری استفاده می شوند ودر بین آجرها ایجاد می کنند تا سطوح نامنظم آجرها به هم متصل گردند.همچنین لایه ی بوجود آمده دربین آجرها فضاهای بوجود آمده دربین آجرها را نپذیر می کنند.واز نفوذ سرباره وعوامل خورنده به داخل ساختار دیرگداز جلوگیری می کنند.
۱۱- دیرگدازهای خاص دراستفاده های صنعتی
۱۱-۱- دیرگدازهای خاک نسوز (Fireclay refractories)
دیرگدازهای تشکیل شده از خاک نسوز مانند آجرهای نسوز، خاک نسوز سیلیسی (Fireclay siliceous) ودیرگدازهای متشکل از رس آلومینایی (aluminous clay refractories)از سیلیکات آلومینای با مقادیر متنوع از سیلیس(که درصد این مقادیر درکل بیش از ۷۸ درصد نمی شود)تشکیل شده اند.این دیرگدازها دارای مقادیر کمتر از ۴۴ درصد آلومینا هستند.در اصل دیرگدازهای خاک نسوز دارای سیلیکات آلومینای هیدراته با مقادیر بسیار ناچیز از دیگر مینرال ها هستند.
به خاطر قیمت نسبتاً پایین این دیرگدازها ، این مواد کاربرد فراوانی در کوره ها ، پاتیل ها و گرم کن ها پیدا کرده اند.آجر نسوز معمولی ترین شکل از این مواد دیرگداز است.این آجرها به طور گسترده درصنعت فولاد وآهن، متالورژی فلزات غیر آهنی، صنعت شیشه، کوره های پخت سفال ( pottery kilns)، صنعت سیمان و…کار برد دارند.
برای آجرهای نسوز چندین استاندارد وجود دارند که عبارتند از :
با کارایی عالی (Suoer duty)
با کارایی بالا (high – duty)
با کارایی متوسط (Medium duty)
با کارایی پایین (Low – duty)
شبه سیلیسی (Semi – Silica)

۱- با کارایی عالی (Suoer duty)
این آجرها دارای استحکام و پایداری حجمی خوبی در دمای بالا هستند.و دارای ۴۰- ۴۴ درصد آلومینا هستند.برخی از انواع آجرهای با کارایی آلی هنگامی که با تغییرات سریع دما مواجه شوند، مقاومت بسیار خوب دربرابر ترک خوردن وخرد شدن دارند.
۲- با کارایی بالا (high – duty)
این نوع آجرها به مقدار زیادی مصرف می شوند و دارای کاربرد زیادی در صنعت هستند.به خاطر مقاومت به شک حرارتی بالا این نوع آجرها مصرف آنها درکوره هایی با دمای متوسط نسبت به نوع با کارایی متوسط، اقتصادی تر است.همچنین این آجرها برای کوره هایی مناسب است که به طور مداوم خاموش وروشن می شوند.
۳- با کارایی متوسط (Medium duty)
این آجرها برای کاربردهایی مناسب هستند که با شرایط متعادل محیطی روبرو هستند.آجرهای با کارایی متوسط درگستره ی دمای مخصوص به خود می توانند بهتر از بسیاری از آجرهای گروه با کارایی بالا دربرابرسایش مقاومت کنند.
۴- با کارایی پایین (Low – duty)
این آجرها به عنوان پشتیبان برای دیگر آجرهای نسوز استفاده می شوند.درمحل هایی که این آجرها وظیفه ی پشتیبانی از آجرهای دیرگداز دیگر را برعهده دارند عمدتاً دما در گستره ی دماهای پایین است.
۱۱-۲- دیرگدازهای پرآلومینا (high Alumina Refractories)
واژه ی آجرهای پرآلومینا به آجرهای دیرگدازی گفته می شود که درآن ها درصد آلومینا۴۷٫۵%یا بیشتر باشد.گسترده ی درصد آلومینا دراین آجرهای بین ۵۴-۱۰۰ درصد است.خاصیت دیرگدازی این دیرگدازهای پرآلومینا با افزایش درصد آلومینا افزایش می یابد.درصد آلومینا ی موجود در دیرگدازهای پر آلومینا معمولا ۵ .۲% + -از مقدار اسمی خود انحراف دارند مثلا دیرگدازی که به صورت تجاری دارای ۷۰% آلومیناست معمولا مقدار آلومینا ۵ .۲%از مقدار گزارش شده کم یا زیادتر است .دیرگدازهای پرآلومینا معمولا براساس درصد آلومینا یشان طبقه بندی می شوند این طبقه بندی که براساس استاندارد ASTM است به صورت زیر می باشد.
۱٫ آجر مولایتی ( Mullite Brick)
این آجر معمولا دارای درصد بسیار بالایی فاز مولایت هستند.
۲٫ آجرهای با بایندر شیمیایی (chemically – bonded Bricks)
این نوع آجرها معمولا دارای بایندر فسفاتی است و معمولا دارای ۷۵ – ۸۵ در صد آلومینا ست
۳٫ آجر آلومینا -کرومیتی (alumina – chrom brick)
این آجر به طور نمونه وار از مواد دارای درصد بالای آلومینا و اکسید کروم (با خلوص بالا) تشکیل شده اند. در دماهای بالا، آلومینا واکسید کروم یک محلول جامد تشکیل می دهند که این محلول جامد دیرگدازی خوب است.
۴٫ آجر کربن –آلومینایی (Alumina – Carbon Brick)
آجرهای پرآلومینا معمولا دارای بایندر رزینی است این رزین ها دارای ترکیبات کربن دار مانند گرافیت هستند.
کاربردهای دیرگدازهای پرآلومینا شامل مواد زیرمی شوند.
بخش های خاصی از کوره ی بلند، کوره های سرامیکی (Ceramic kilns) ، محفظه های نگهداری شیشه مذاب (glass tonks) و بوته های ذوب بسیاری از فلزات
۱۱-۳- آجر سیلیسی (Silica brick)
آجر سیلیسی (یا دیناز (Dinas)) جرم های دیرگدازی هستند که حداقل دارای ۹۳% سیلیس (Sio2) هستند. مواد اولیّه برای ساخت این دیرگدازها سنگ های با کیفیت بالاست.گریدهای متنوعی از آجرهای سیلیسی،استفاده ی وسیعی درصنعت ساخت کوره های ذوب آهن وفولاد دارند. علاوه برنقطه ی گداز (fusion point) بالا، این آجرها دارای خصوصیات مهم دیگری مانند مقاومت بالا دربرابر شک حرارتی (خردشدن) و خاصیت دیرگدازی بالا هستند. این مسئله باعث شده است تا از این آجرها در صنعت شیشه و فولاد استفاده شود.
خاصیّت برجسته ی آجرهای سیلیسی این است که این آجرها (در زیر بارگدازی) تا هنگامی که به نقطه ی گداز خود نرسند، نرم نمی شوند. این رفتار آجر سیلیسی دربسیاری از انواع دیگر دیرگدازها دیده نمی شود. برای مثال ، مواد آلومینو سیلیکاتی (alumino Silicate M aterials) که در دماهای بسیار پایین نسبت به نقطه ی گدازشان شروع به روان شدن می کنند وخزش آنها در دماهای پایینی اتفاق می افتد.
دیرگدازهای سیلیسی با شرایط دما بالا سازگاری دارند زیرا این دیرگدازها ، دیرگدازی بالا، استحکام مکانیکی بالا وسختی بالا دردماهای نزدیک به نقطه ذوب شدن ،دارند.علاوه براین خصوصیات این دیرگدازها دربرار گرد وغبار و دودهای اسیدی و سرباره های اسیدی نیز مقاومت می کنند.آجرسیلیسی براساس فاکتور سیالیت آجر(flux factor bricks)به دو نوع A و B طبقه بندی می شوند.پیشرفت های انجام شده منجر به تولید آجرهای سیلیسی مقاوم دربرابر سرباره وفلاکس، با ثبات ابعادی خوب ومقاوم دربرابر خرد شدن شده است.
۱۱-۴- کربنات منیزیم (Magnesite)
دیرگدازهای کربنات منیزیمی از لحاظ شیمیایی موادی هستند که دارای حداقل ۸۵%اکسید منیزیم هستند.واین دیرگدازها از کربنات منیزیم ایجاد شده در طبیعت، ساخته شده اند .خواص دیر گدازهای کربنات منیزیمی به غلظت پیوند سیلیکات در دمای کاربرد، بستگی دارد. کربنات منیزیم مناسب معمولا هنگامی حاصل می شود که نسبت کلسیم اکسید (Cao) به سیلیس (Sio2) کمتر از ۲ باشد . همچنین باید درصد فریت آن درحد مینیمم باشد. این دیرگداز مخصوصا درشرایط محیطی اکسایش ، کاهش بسیار خوب عمل می کنند . مقاومت به سه باره ی این دیرگدازها مخصوصا برای سرباره هایی که در صد آهن وآهک کمی دارند، بسیار بالاست. این دیرگدازها مهم ترین گروه از دیرگدازها برای فراینده های تولید فولاد است.
کربنات منیزیم خام (Mgco3) عموماً به صورت کلسینه شده یا شکل های پخته شده (for ms dead burned) مصرف می شود.کربنات منیزیم کلسینه شده ی سوز آور (Magnesite coustic Calcined) به عنوان دارو، کود شیمیایی وماده ی خام برای صنایع شیمیایی مورد مصرف قرار می گیرد.شکل های پخته ی این ماده حالت خام است که به طور گسترده درصنعت هنوز مورد استفاده قرار می گیرد . اخیراً دانه های کربنات منیزیم گداخته برای بهبود مقاومت به خوردگی مورد مصرف قرار گرفته است.این دانه ها از منیز پای زنیتر شده با اندازه ی کریستال های بزرگ وخلوص بالا تشکیل شده است.
۱۴- اکسید منیزیم چگونه تولید می شود؟
اکسید منیزیم با خلوص بالا بوسیله ی فرآیند های کنترل شده بدست می آید .منبع ماده ی اولیّه در تولید اکسید منیزیم آب شور (غالباً از چاه های عمیق) و آب دریاهاست. و هیدرو کسید منیزیم ( ۲(OH) Mg) موجود در این منابع بوسیله ی واکنش دادن آن با دولومیت کلسینه شده ویا آهک رسوب می کند. دوغاب هیدورکسید منیزیم حاصل فیلتر می شود تا درصد اجزای جامد موجود در داخل آن افزایش یابد.
ماده ی بیرون آمده از دستگاه فیلتر، کیک فیلتر (Filter Coke) نامیده می شود. این کیک را می توان به صورت مستقیم به داخل کوره ی دوار شارژ کرد تا منیزیای گوید دیرگداز تولید شود امّا عمدتاً این کیک در دمای ۹۰۰-۱۰۰۰ درجه سانتیگراد در داخل کوره ی دهانه چند گانه (multiple- hearth furnace) کلسینه می شود .در طی فرآیند کلسیناسیون کیک فیلتر هیدورکسید منیزیم به اکسید منیزیم اکتیو تبدیل می شود. اکسید مینزیای کلسینه شده سپس دریک کوره ی شافت (Shaft kiln) حرارت داده می شود تا دانسیته ی اکسید منیزیم بالا رود. دمای زینتر ینگ در این مرحله تا ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد نیز می رسد . محصول نهایی این فرآیند اکسید منیزیم زینتر شده ( Sintered Magnesite) است.

منیزیای فیوزد (اکسید منیزیم گداخته) بوسیله ی ذوب منیزیای دیرگداز یا دیگر انواع منیزیا در یک کوره ی قوس الکتریکی تولید می شود .پس از تولید مذاب منیزیا در داخل این کوره، مذاب از داخل کوره خارج شده وسرد می شود .کوره ی سرد شده ی حاصل به اندازه ی مورد نظر خرد می شود وبرای مصارف دیرگداز مصرف می شود.
ناخالصی های بوجود آمده در منیزیا بوسیله ی کنترل ترکیب منبع اصلی منیزیا (آب شور ویا آب دریا) ترکیب دولومیت کلسینه شده یا آهک وفرآیند تولید، کنترل می شود.مخصوصاً مقدار ونسبت اکسید کلسیم (cao) و سیلیس (Sio2) به طور مداوم کنترل می شود. با کنترل ناخالصی ها وکنترل فرایند تولید، منیزیایی تولید می شود که برای تولید محصولات دیر گداز مناسب است.
خصوصیات عمومی در مورد ترکیب دیرگداز های منیزیایی نپخته (dead Burned Magnesite) و منیزیای فیوزد در جدول دو آمده است. این اعداد بوسیله ی تولید کنندگان این دیرگداز ها ارائه شده است.
دیرگدازهای پایه منیزیایی مهمترین گروه از دیرگداز های مورد مصرف برای تولید فولاد است.دیرگدازهای منیزیایی ممکن است بوسیله ی بایندرهای قیری، رزینی و …به صورت آجر درآیند. به علاوه سه نوع آجر کربن -منیزیایی درسطح بازار وجود دارند. این سه نوع عبارتند از:
اولین نوع از این آجر ها از منیزیای زینتر شده ی منظم (regular Sintered Magnesia) با خلوص ۹۷% Mgo تشکیل شده اند.گرافیت مورد استفاده در این آجر ها دارای کیفیتی متوسط است.
نوع دوّم این آجرها از منیزیای زینتر شده ی با خلوص بالا (Mgo 99%) تشکیل شده است.همچنین گرافیت مورد استفاده در این نوع نیز خلوص بالایی (c%99)دارند.
نوع سوّم این آجرها از منیزیای زینتر شده وگرافیت با خلوص بالا تشکیل شده اند.وعلاوه براین مواد افزودنی های آنتی اکسیدان نیز وجود دارند.
آجرهای منیزیا -گرافیتی در ابتدا برای ساخت کوره های الکتریکی سرد شونده بوسیله ی آب استفاده می شدند امّا بعدها مصرف آنها گسترش یافت واز این آجرها برای عایق کاری پاروهای سرباره ( laddle slag lines)، گاز زداها ( degassers) و … استفاده می شود.
۱۵- دولومیت (Dolomite)
کربنات طبیعی دوگانه از منیزیم وکلسیم (CaCo3 0 MgCo3)که به آن دولومیت گفته می شود را می توان بوسیله ی پخت در دمای بالا به دیرگداز دو لومیتی (refractory dolomite)تبدیل کرد .تعداد محدودی از دولومیت ها در جهان وجود دارند که دارای یکنواختی مناسب،خلوص ورفتار کلسیناسیون در دمای بالا مناسب هستند ومی توان از آنها دیرگدازهای دولومیتی باقیمت مناسب تهیه کرد.دولومیت با خلوص بالا دارای بیش از ۹۷ درصد Mgo و CaO هستند. دیرگدازهای دولومیتی سازگار ترین مواد برای استفاده جهت پوشش دهی کوره های دوارسیمان هستند واین مواد بدلیل خواصّشان باعث بوجود آمدن کوتینگ پایدار در کوره های دوار سیمان می شوند. همچنین مقاومت به شک حرارتی بسیار خوبی داشته ودر شرایط مختلف کار کوره در مقابل عوامل قلیایی مقاومت می کنند.این دیرگدازها از زیر کونیای فرآوری شده استفاده می شوند وتا از رشد ترک در آنها جلوگیری شود.
۱۶- دیرگدازهای کرومیتی (Chromite Refrac tories)
در اینجا باید باید تفاوتی میان دیرگدازهای منیزیا-کرومیتی ( magnesite Refravtories chrome) ودیر گدازهای کرومیتی -منیزیایی (magnesite – chrome Refractories) قائل شویم. مواد منیزیا – کرومیتی معمولا دارای ۱۵- ۳۵ درصد اکسیدکروم (Cr2O3 ) و ۵۰-۴۲ درصد اکسید منیزیم (Mgo) هستند.در حالی که دیرگدازهای کرومیتی -منیزیایی حداقل ۶۰درصد اکسید منیزیم (Mgo) و ۸-۱۸ درصد اکسید کروم (cr2 o3) دارند. دیرگدازهای منیزیا -کرومیتی دارای گستره ی وسیعی از ویژگی های ثابت است. این دیرگدازها برای ساخت مجاری عبوری درکوره های دما بالا استفاده می شود. این مواد را می توانند در برابر گازها وسرباره های خورنده مقاومت کنند.
محصولات دیرگداز تولیدی از مواد کرومیتی -منیزیایی نیز برای استفاده در مکان های با دمای بسیار بالا و در تماس با سرباره های خورنده ی بازی بوجود آمده در فرآیند ذوب فولاد، مناسب هستند. دیرگدازهای کرومیتی -منیزیایی معمولا مقاومت در برابر خردشدنشان از دیرگدازهای منیزیا – کرومیتی بهتر است.
۱۷- دیرگدازه های زیرکونیا (Zirconia Refractories)
اکسید زیرکونیم (Zro2) یک ماده ی پلی مورف (Polymorphic material). است از این رو استفاده از این ماده به عنوان دیرگداز دارای مشکلاتی است. و این مسئله ضروری است که قبل از بکار بردن آن به عنوان دیرگداز، آن را پایدار کرد. پایدار نمودن اکسید زیرکونیوم با افزودن مقادیر کم از کلسیم، منیزیم و سزیم اکسید و… انجام می شود. خواص زیر کونیای پایدار شده به طور عمده به درجه ی تثبیت و کیفیت ماده ی تثبیت کننده و کیفیت مواد اولیّه (اکسید زیرکونیا) بستگی دارد. دیرگدازهای زیرکونیا دارا استحکام بسیار بالایی در دمای اتاق هستند . و این استحکام را تا بالاتر از ۱۵۰۰C حفظ می کنند بنابراین این دیرگدازها برای استفاده شدن در کوره ها و پاتیل ها مناسب هستند.رسانایی گرمایی اکسید زیرکونیا نسبت به اغلب دیرگدازها بسیار کمتر است. از این رو این ماده به عنوان دیرگداز عایق برای دماهای بالا مورد استفاده قرار می گیرد. بدلیل اینکه اتلاف گرمایی اکسید زیر کونیا بسیار پایین است و همچنین این ماده به آسانی با فلزات مذاب واکنش نمی دهد. بنابراین این دیرگداز به طور خاص می تواند در بوته های ذوب فلزات استفاده شوند. زیر کونیا ماده ی دیرگداز مناسب برای کوره های ذوب شیشه است. زیرا این ماده به آسمانی با شیشه مذاب تر نمی شود و از این رو به آسانی با شیشه واکنش نمی دهد.
۱۸- دیرگدازهای اکسیدی
غالباٌ مواد دیرگداز آلومینایی که دارای اکسید آلومینیم و مقادیر ناچیز از ناخالصی هستند، به عنوان آلومینای خالص شناخته می شوند.
آلومینا یکی از پایدارترین اکسید های شناخته شده است.این ماده استحکام مکانیکی بسیار خوبی دارد. این اکسید در آب، بخار آب، بسیاری از اسیدهای غیر آلی ومواد قلیایی حل نمی شود. این خواص باعث شده است تا آلومینا ماده ی مناسب برای ساخت بوته های ذوب سدیم کربنات، سدیم هیدروکسید وسدیم پراکسیدباشد.
این ماده مقاومت بسیار خوبی در برابر اتمسفرهای اکسیدی واحیای دارد. آلومینا به طور فراوان فرآیندهای حرارت دهی صنعتی استفاده می شود. آلومینای بسیار متخلخل نیز برای عایق بندی کوره های استفاده می شوند که در دماهای بالا تر از ۱۸۵۰C کار می کنند.
۱۹- دیرگدازهای مونو لیتیک (Monolitic Refractories)
دیرگدازهای مونولیتیک مخلوط هایی از گرانول های خشک یا مواد پلاستیک هستند که برای عایق کاری به بخش های مورد نظر متصل می شوند. دیرگدازهای مونولیتیک شامل دیرگدازهای پلاستیک (plastic nefractories) ، مخلوط های کوبیدنی (ramning Mixes) ، مخلوط های پاشیدنی (gunning Mixes) ، وریختی ها ( Castable) می شوند.
درگدازهای مونولیتیک با سرعت بالایی درحال جایگزینی با دیرگدازهای نپختنی هستند.این جایگزینی بیشتر در پاتیل های صنعتی اتفاق می افتد.ویژگی های مهم این دیرگدازها عبارتند از:
کم شدن محل اتصال دوقطعه دیرگداز.در واقع این شکاف ها ، نقاط ضعیف ذاتی در محصولات دیرگداز هستند.
نصب واجرای این دیرگدازها سریعتر است و نیاز به مهارت کمتری دارد.
خواص این دیرگدازها از آجرهای پرسی بهتر است.
حمل ونقل این نوع دیر گدازها آسان تر است.
زمان تعمیرات برای دستگاه هایی که بوسیله ی این نوع دیرگدازها آستر کاری می شوند،کوتاهتر است.
این نوع دیرگدازها محدودیت شکلی دیرگدازهای دیگر را ندارند.
این دیرگدازهای مقاومت بهتری در برابر تخریب شدن دارند.
این دیرگدازها ثبات ابعادی بهتری دارند.
روش های نصب واجرای این دیرگدازها قابل بهبود هستند.
این دیرگدازها را حتی زمانی که کوره ی خاموش گرم است نیز می توان تعمیر نمود.
کاربردهای این نوع دیرگدازها متعدد است.

۲۰- مواد عایق کننده (Insulating materials)
مواد عایق کننده اتلاف گرمایی زیادی را که از میان دیوارها اتفاق می افتد،کاهش می دهد.عایق کاری هنگامی مؤثر است که یک لایه از مواد دارای رسانش گرمایی پایین بین محل گرم وسرد،ایجاد گردد. وجود این لایه باعث می شود تا دمای سطح سرد کاهش یابد.
رسانایی گرمایی پایین مواد عایق بخاطر وجود تخلخل دراین مواد ایجاد می شود.این درحالی است که ظرفیت گرمایی این مواد به دانسیته ی بالک وگرمای ویژه (Specific heat) بستگی دارد. ساختار این گونه مواد عایق بدین صورت است که در آنها تخلخل های بسیار ریز وجود دارد. و در داخل این تخلخل ها پر از هواست. در واقع خود هوا نیز دارای رسانایی گرمایی بسیار اندک است. گرمای زیاد بر روی مواد عایق اثرات مضر دارد. امّا دمایی که در آن دما مواد عایق مختلف این اثرات نامطلوب را نشان می دهند، متفاوت است. از این رو انتخاب یک عایق مناسب باید با توجه به دمای کاربری و خصوصیات رسانشی آن انجام شود.
یکی از پرمصرف ترین مواد عایق دیاتومیت (diatomite) است . این عایق با نام kieselguhr نیز معروف است .ساختار دیاتومیت بدین صورت است که در آن توده ای اسکلت مانند از گیاهان آبزی بسیار ریز وجود دارد.این گیاهان هزاران سال پیش در کف دریاها ودریاچه ها دفن شده اند.از لحاظ شیمیایی این ماده از سیلیس مخلوط شده با رس ومواد آلی تشکیل شده است.امروزه گستره ی وسیعی از دیرگدازهای عایق وجود دارند که این دیرگدازهای عایق دارای خواص متنوعی هستند. خواص فیزیکی مهم برخی از دیرگدازهای عایق در جدول سه آورده شده است.
۲۱- چیدمان عایق ها (attaching Insulation)
روش چیدمان آجرهای عایق در شکل یک آورده شده است. درشکل یک ، یک آجر ۱۱۵ میلی متری در بخش بیرونی جداره ی داخلی قرار دارد. همچنین فضای خالی به اندازه ی ۷۶ میلی متر بین دیواره های قدیمی وجدید رها می شود که ممکن است این فضا با آجرهای عایق پر شود .برای اینکه صلبیت جداره حفظ گردد این مسئله ضروری است که دیواره بوسیله ی یک تیر T شکل ۶۰۰ میلی متری مهارگردد.
۲۲- الیاف سرامیکی (Ceramic Fibers)
الیاف سرامیکی نیز یکی از گروه های مواد عایق هستند.الیاف سرامیکی بوسیله ی وزش یک گاز با سرعت بالا به باریکه ای از مذاب ماده ای آلومینو سیلیکاتی تولید می گردد .مذاب دارای ترکیب شیمیایی مشخص است و بنابراین سرعت وزش باد وترکیبش معین می گردد.پس از سرد شدن سریع مذاب، موادی کرک مانند حاصل می گردد.این مواد که شبیه به الیاف پنبه هستند را می توان با استفاده از فرآیندهای ریسندگی به پارچه،پتو، بلوک و… تبدیل کرد.
این محصولات دارای خصوصیات زیر هستند.
رسانایی گرمایی پایینی دارند.
حجم حرارتی (heat Storage)بسیار پایینی دارند.
بسیار سبک هستند.
در مقابل شک های حرارتی ایمن هستند.
از لحاظ شیمیایی پایدار هستند.
مقاومت به ترشدن در برابر فلزات غیر آهنی مانند آلومینیوم – روی وآلیاژهایشان را دارند.
۲۳- انتخاب دیرگدازها (Selection of refractories)
فاکتورهای اساسی که بر روی عملکرد دیرگدازها اثر می گذارد عبارتند از:
دما، ترکیب شیمیایی، ترکیب شیمیایی گاز یا سرباره، سرعت حرکت سرباره (حالت آرام یا توربلانت)، تنش های ترمومکانیکی. علاوه براین، انتخاب نوع دیرگداز به نوع کوره و یا واحد حرارتی و شرایط غالب در حین کاربرد بستگی دارد. شرایط غالب در حین کاربرد عبارت است از:
اتمسفر گازی ، حضور سرباره ، نوع فلز شارژ شده به کوره و … .
دمای کاربرد ممکن است مهمترین عامل باشد اما قطعً تنها عامل قطعی برای انتخاب دیرگدازها نیست. انتخاب صحیح دیرگدازها برای کاربردی خاص باعث می گردد تا عملکرد آن فرآیند به خاطر خواص آن دیرگداز تحت تأثیر قرار گیرد. و بهبود یابد. هر طراح کوره باید اطلاعات کافی در مورد وضعیتی که دیرگدازهای یک کوره با آنها روبرو می شوند، داشته باشد. سازندگان و استفاده کنندگان از دیرگدازها باید قبل از انتخاب دیرگداز به نکات زیر توجه کنند.
ناحیه ی مورد استفاده
دمای کارکرد
میزان سایش و ضربات اعمالی
نیروهای ساختاری وارد بر کوره
استرسهای اعمالی به خاطر گرادیان دما در ساختار و نوسان دمایی
سازگاری شیمیایی با محیط کوره
انتقال حرارت و صرفه جویی در مصرف انرژی
صرفه جویی اقتصادی
از میان فاکتورهای بالا باید ارزیابی هدفمند صورت گیرد. تخمین مناسب از ویژگی های مورد نیاز باید به عنوان خطوط راهنما برای انتخاب مواد دیرگداز در نظر گرفته شود.
مسئله ی حفاظت از انرژی مسئله ی بسیار مهمی است که مورد توجه تولید کنندگان و مصرف کنندگان کوره ها است. مصرف سوخت را می توان به دو روش کاهش داد. یکی با عایق کاری و دومی با افزایش سرعت فرآیند تولید. هر دو روش گفته شده باعث کاهش مصرف انرژی برای هر تن محصول تولیدی می شوند.
۲۴- واقعیات در مورد دیرگدازهای انتخابی
واکنش ها و سایش به صورت اکسپنانسیلی با افزایش دما، افزایش می یابد.
سیکل های گرمایی باعث پدید آمدن ترک، کاهش استحکام و خردشدن مواد می شود.
فعل و انفعالات در دیرگدازها عادی است.
محکم تر همواره بهتر نیست.
عمر مفید آستر دیرگداز بوسیله ی ضعیف ترین بخش آن تعیین می شود.
عمر مفید کوتاه تر می تواند ارزش افزوده ی بیشتری داشته باشد.
ساخت دیرگدازها باید با استفاده از مواد خالص تر و بسیار ظریف تولید شود.
طراحی ریزساختار-کنترل شکل دانه ها
اجزای تشکیل دهنده ی آستر های دیر گداز
جداره های پوشش داده شده با دیرگداز از یک غشاء فولادی در بیرون و چندین غشاء دیرگداز در داخل تشکیل شده است.
آسترهای دیرگداز ممکن است از مواد مونولیتیک ریختنی یا آجرچینی (با ملات یا بدون ملات) تشکیل شده باشد.
در اکثر موارد، آستری ها از چندین لایه دیرگداز با خواص متفاوت تشکیل شده اند:
لایه ی داخلی آستر دیرگداز که با فرآیند (مذاب فلز، سرباره و گازهای خورنده) در تماس است.
لایه های بین پوسته و لایه ی داخلی که در اغلب موارد برای ایجاد ایمنی و عایق کاری استفاده می شوند. لایه های عایق برای جلوگیری از هدررفتن انرژی و نگه داشتن دمای پوسته در سطح مناسب، استفاده می شود.
دیرگدازها در هنگام حرارت دیدن دارای انبساط معناداری هستند. در شرایط کاری، تحت شرایط محدود کننده ی مکانیکی و گرمایی، آسترهای دیرگداز بواسطه ی گرادیان دمایی و نیروهای گرمایی تغییر ضخامت پیدا می کنند.
انبساط گرمایی آزاد آستر نسوز بوسیله ی ساختار فولادی بیرونی (پوسته) کنترل می شود. در اکثر موارد،تنش های گرمایی بوجود آمده به دلیل وجود موانع حرارتی بسیار بیشتر از تنش های بوجود آمده بوسیله ی وزن کوره است. (تنش های حاصل از وزن به عنوان مثال در گستره ی ۰٫۲ تا ۱ مگاپاسکال است در حالی که تنش های حاصل از انبساط گرمایی می تواند در گستره ی ۱۵-۱۰۰ مگاپاسکال باشد.) از میان تمام شکل های مورد استفاده در ساخت دیواره های صنعتی، به نظر می رسد که ساختارهای دیرگداز مسطح و استوانه ای بهترین هندسه را داشته باشند. دیواره های عایق کاری شده با نسوزها عموماً به دو صورت ساخته می شوند: یکی به صورت استوانه ای و یکی مسطح.
آسترهای استوانه ای که به خاطر انبساط حرارتی و فشار هیدرواستاتیک (حاصل از مذاب فلزی) در تماس کامل با پوسته ی فولادی است. بنابراین هر دو نیروی وارده بر بدنه ی دیرگداز به صورت یکنواخت بر بدنه ی استوانه ای وارد می شود.
رفتار آسترهای دیرگداز مسطح به طور قابل ملاحظه ای از آسترهای استوانه ای متفاوت است. آسترهای مسطح دیرگداز در معرض جابجایی به سمت بیرون و داخل است. این جابجایی ها ممکن است موجب پیچش آستر دیرگداز شوند. این پیچش ها که در هنگام ایجاد فشارهای سیکلی و نیروهای انبساطی ایجاد می شوند ممکن است به آستر آسیب برساند.
برای جلوگیری از ایجاد شکست های قابل توجه و آسیب دیدن آستر دیرگداز بوسیله ی نیروهای حرارتی در مرحله ی ساخت این آسترها باید به مسائل زیر توجه کرد:
انتخاب مواد دیرگداز سازگار برای ساخت آسترهای دیرگداز
آنالیز ترمومکانیکی منطقی و طراحی درست جهت توزیع مناسب تنش-کرنش
محاسبه ی شرایط عملیاتی بهینه (مخصوصا دیاگرام حرارت دهی)
۲۵- دیرگدازها در کوره ها و پاتیل ها
کوره ها و پاتیل ها به طور خاص به عملیات حرارتی و کاربردهای ذوب کردن مربوط می شوند. که معمولاً این فرآیندها در دماهای بسیار بالا انجام می شود. آجرهای دیرگداز برای آسترکاری داخلی کوره ها مورد استفاده قرار می گیرد. هنگامی که یک کوره از دمای پایین حرارت می بیند و گرم می شود، در مرحله ی اولیه این حرارت صرف می شود تا دمای آستر به دمای بالا برسد. انرژی حرارتی مورد نیاز برای افزایش دمای کوره به زمان سیکل کاری کوره بستگی دارد. مصرف انرژی در مورد کوره های با سیکل هفتگی زیاد است زیرا این کوره ها معمولاً در آخر هفته مورد استفاده قرار نمی گیرند. در مورد کوره های با سیکل روزانه نیز مصرف انرژی بالاست. در واقع این کوره ها در طی شب خاموش هستند. در نهایت در کوره هایی که در هر بار استفاده (در هنگام شارژ بدنه) روشن و در پایان عملیات خاموش می شوند، مصرف انرژی بوسیله ی آستر آجرکاری شده مناسب است.
حرارت ذخیره شده در داخل کوره به وزن، ظرفیت حرارتی و دمای اجزای کوره بستگی دارد.
بدون توجه به دو نوع کوره ی مورد استفاده اتلاف گرمایی نتیجه ای از:
اتلاف گرما از دیواره های کوره بوسیله ی فرآیند رسانش، تابش و همرفت
اتلاف گرمایی که حاصل از ذخیره شدن گرما در بخش های غیرضروری است.
به هرحال تفاوت هایی در مقادیر این اتلاف وجود دارد. در کوره هایی که به صورت مداوم در دمای کارشان، کار می کنند، مقدار اتلاف انرژی از دیواره ها بسیار بیشتر از مقدار اتلاف گرمایی است که در بدنه ی کوره ذخیره می شود. در کوره هایی که به طور متناوب روشن و خاموش می شوند، ممکن است مقدار اتلاف حاصل از ذخیره ی گرما در بدنه ی کوره بیشتر باشد (در واقع در هر بار گرم شدن و سرد شدن کوره این اتلاف اتفاق می افتد).
برخی اوقات عایق های خارجی برای کاهش اتلاف گرمایی استفاده می شود. در کوره های مداوم و یا آنهایی که دارای سیکل گرمایی طولانی مدت هستند، عایق کاری از اتلاف گرما از دیواره ها و سقف جلوگیری می کند. در کوره های با سیکل گرمایی کوتاه مدت (کوره های متناوب)، عایق کاری سبب کاهش اتلاف گرمایی می شود ولی با این حال این مسئله هنوز هم مورد توجه قرار نگرفته است.
مزیت های برجسته ی استفاده از عایق کاری در کوره ها را می توان بوسیله ی مثال زیر بیان کرد:
یک کوره ی آجرکاری شده ی دیرگداز با ضخامت عایق کاری ۴ اینچ و دمای جداره ی داخلی ۲۰۰۰F، دارای اتلاف گرمایی برابر BTU 145 (واحد بریتانیایی گرما) بر فوت مربع است. هنگامی که ضخامت به ۸ اینچ برسد، اتلاف گرما کاهش می یابد و به BTU 32 بر فوت مربع می رسد. و هنگامی که ضخامت به ۹ اینچ برسد، این اتلاف دوباره کاهش یافته و به BTU 18 بر فوت مربع می رسد.
اتلاف گرمایی را همچنین می توان با افزایش صخامت آجر دیرگداز به مقدار قابل قبولی کاهش دهیم اما این روش، روش مؤثری نیست، زیرا باعث افزایش هزینه ی ساخت کوره می شود. البته این روش از روش عایق کاری بهتر است.
۲۶- اثر عایق کاری بر روی دمای دیرگدازها
هنگامی که دیواره ی خارجی یک کوره عایق کاری شود، اتلاف گرمایی بایستی کاهش یابد و یا گرمای تولیدی در داخل کوره بهتر نگهداری می شود. این بدین معناست که در عمل، دمای میانگین دیواره های دیرگداز حتی هنگامی که مصرف سوخت کاسته می شود، همچنان افزایش یافته و این مسئله می تواند باعث گردد که دیرگداز و یا عایق گداخته شود بنابراین:
دیرگداز ممکن است ذوب شود و کوره متلاشی شود.
عایق ممکن است آسیب ببیند و غیرفعال شود.
۲۷- اتلاف گرمایی از دیواره های کوره
اتلاف گرمایی از جداره های پاتیل و کوره می تواند به طور اساسی بر مقدار مصرف سوخت و هزینه ی صرف شده برای تولید محصولات اثر بگذارد. مقدار اتلاف گرمایی از دیواره ها به موارد زیر وابسته است:
قابلیت نشر (emissivity) دیواره
رسانش دیرگداز
ضخامت دیواره
مداوم بودن یا متناوب بودن کوره
مواد مختلف قابلیت نشر متفاوتی دارند مثلاً قابلیت نشر دیواره های پوشش داده شده با دوغاب آلومینیومی کمتر از آجرهاست.
سطح معمولی
سطح پوشش داده شده با دوغاب آلومینیومی
بنابراین در دمای ۶۰۰ درجه سانتیگراد که دمایی متوسط محسوب می شود، رسانش آجر عایق تنها ۲۰% آجر ساخته شده با رس نسوز است.
اتلاف گرمایی را می توان با افزایش ضخامت جداره و یا استفاده از آجرهای عایق کاهش دهیم. دمای جداره ی بیرونی و اتلاف گرمایی برای یک دیواره ی مرکب از آجر عایق و آجر ساخته شده بارس نسوز بسیار پایین تر است زیرا رسانایی آجر عایق در مقایسه با آجرهای دیرگداز کمتر است.
اگر ضخامت دیواره ی کوره کم باشد و همچنین در ساخت آن از آجر عایق استفاده نشده باشد، اتلاف گرمایی در این دیواره افزایش می یابد.
بنابراین اتلاف گرمایی برای دیواره ی کوره ای با ضخامت ۱۱۵ میلی متر در دمای ۶۵۰ درجه سانتیگراد، ۲۶۵۰ کیلوکالری بر متر مربع بر ساعت [kcol/m2.hr] است که در صورتی که از عایق استفاده شود این مقدار به ۸۵۰ کیلوکالری بر مترمربع بر ساعت کاهش می یابد.
اتلاف گرمایی از جداره ی کوره به عوامل زیر بستگی دارد :
دمای داخل کوره
دمای هوای بیرون
سرعت جریان هوای بیرون
پیکربندی دیواره های کوره
قابلیت نشر دیواره ها
ضخامت دیواره ها
رسانایی گرمایی دیواره ها
دو مورد آخر که در بالا اشاره شد به راحتی بوسیله ی تولیدکنندگان کوره قابل کنترل است. از بحث انجام شده می توان موارد زیر را نتیجه گرفت :
هنگامی که ضخامت دیواره افزایش یابد،اتلاف گرما کاهش می یابد.
هنگامی که ضخامت عایق افزایش یابد، اتلاف گرما کاهش می یابد.
تأثیر عایق کاری در کاهش اتلاف گرما از افزایش ضخامت دیرگداز بیشتر است (تقریباً یک سانتیمتر از یک آجر عایق تأثیری برابر با ۵-۸سانتیمتر آجر ساخته شده از رس را دارد.)
در کوره های غیرمداوم، جداره ی عایق کاری شده ی نازک نسبت به جداره های ضخیم تر ترجیح داده می شود زیرا در جداره های نازک تر انرژی کمتری ذخیره می گردد.
یکی از روش هایی که می تواند استفاده گردد تا گرمای ذخیره شده را کاهش دهیم این است که دیرگدازهای بخش داخلی آستر نسوز را از نوع مواد عایق استفاده کنیم.
دیرگدازهای مناسب با استحکام خوب و مقاوم در برابر خردشدن را می توان در گستره ی دمایی ۱۳۰۰ درجه سانتیگرد استفاده کرد. این دیرگدازها که از جمله مواد عایق محسوب می شوند را عایق های هات فیس (hot face insulation) نامیده می شوند.
آجرهای ساخته شده از عایق های هات فیس از دیرگدازهای معمولی سبک ترند. این آجرها معمولاً وزنی معادل یک سوم یا یک دوم آجرهای دیرگداز معمولی دارند. بنابراین گرمای ذخیره شده در داخل این آجرها بسیار کم است.
۲۸- طراحی و جنبه های ساختاری
عمر مفید یک آستر دیرگذر ممکن است بخاطر طراحی اشتباه یا ساختار نامناسب کاهش یابد.(این در حالی است که انتخاب نوع دیر گذر به خوبی انجام شده است.)تعدادی از جنبه های مهم در طراحی ساختار دیرگذرعبارتند از:
۱- چیدمان :
چیدمان بخش آجر کاری عبارتست از نحوه ی قرار گیری آجرها نسبت به همدیگر .این قرار گیری باید به گونه ای باشد تا آجرها از همه ی جهات به صورت متناوب باشند.این ساختار باعث می گردد تا مطمئن شویم که دیوار به خوبی هوابندی شده است.در بخش های درونی کوره که به طور مستقیم با مذاب فلزی،سرباره و جریانات گازی در تماس است،سایش و خوردگی شدیدی پیش بینی می گردد .در واقع این بخش ها را باید به طور مداوم تعمیر و بازسازی کرد.این قسمت از لایه ی دیرگذراز دیوار اصلی مجزاست.
۲- ضخامت دیوار :
برای ایجاد پایداری مناسب در دیواره باید ضخامت آن با توجه به ارتفاعش تعیین گردد.دیوارهای با ضخامت ۱۱۵ میلی متر نباید ارتفاعی بیش از یک متر داشته باشند.مگر آنکه به صورت مناسب تقویت و مهار گردد.از نقطه نظر پایداری ،حداقل ضخامت دیواره باید ۲۳۰میلی متر باشد.این مقدار به طور مناسب با افزایش ارتفاع ،افزایش می یابد.استفاده از صفحات فلزی با مهاربندی های مناسب ،پایدارری دیواره ی دیرگذر را بهبود می دهد.ساختار این صفحات فلزی و مهاربندهای آن باید به گونه ای باشد که دیرگذر های کوره در هنگام گرم و سرد شدن حرکت نکند.
۳- اتصالات :
اتصالات بین آجرها و قطعات دیر گداز ،بخش های کوچکی از جداره را تشکیل می دهند امّا این بخش ها دارای دو وظیفه ی مهم هستند.
جفت کردن قطعات (آجرها یا بلوک ها) به همدیگر
جذب انبساط حرارتی و کم کردن تنش های بوجود آمده در آجرها
اتصالات ممکن است اتصالات ملات خور (مانند مواد گرانول به همراه زمینه و تخلخل ) و یا اتصالات بدون ملات باشد. در هر مورد از این اتصالات رفتار تنش-کرنش سطوح میانجی به طور قابل ملاحظه ای متفاوت است.محل های اتصال بخش های ضعیف آستر دیرگداز هستند.
در دمای محیط تراکم اتصالات ۲۰ ۰/۰است.در دمای ۱۲۰۰C،اتصال ملات خور شروع به نرم شدن می کند و حالت پلاستیک پیدا می کند .در این حالت تراکم اتصالات ۵۰ ۰/۰ است.
۴- اتصالات ملات خور :
اتصالات ملات خور پایداری ساختار را بهبود می بخشند .در این مورد مواظب تغییرات اندازه و پیچ و تاب های اتفاق افتاده در سطوح تماس آجرها باشیم.اتصالات ملات خور باید تا حد ممکن نازک باشند مخصوصاً در جاهایی که این اتصالات در تماس مستقیم با فلز و یا سرباره ی مذاب و… هستند. و یا پاروهایی که برای برداشتن مذاب از آنها استفاده می شود. استفاده از اتصالات ملات خور نازک در جایی امکان پذیر است که ما از آجرهای با اندازه ی استاندارد و سطح صاف استفاده کنیم امّا در جاهایی که از اشکال خاص استفاده می شود،ضخامت این اتصالات کمتر است.که این مسأله یکی از مزایای طراحی است.خواص فیزیکی و شیمیایی ملات مورد استفاده باید با خواص آجر همسان باشد.کارایی (Workability ) ملات مهم است و در صورت نبودن آن،ساختار مناسب پدید نمی آید .در هنگام آجر چینی باید ملات اضافی از شکاف آجرها به بیرون تراوش کند.این امر باعث می شود تا مطمئن شویم هیچگونه حفره ای در ملات باقی نمانده است.
۵- درز انبساطی (expantion)
همانگونه که قبلاً توضیح داده شد،دیر گدازها در هنگام حرارت دیدن منبسط می شوند.از این رو در هنگام طراحی باید پیش بینی های لازم صورت گیرد:تا هنگامی که آجرها منبسط می شوند تنش های اضافی پدید نیاید .در برخی موارد این تنش ها ممکن است سبب تخریب دیر گداز شوند .معمولاً درز انبساطی را هنگامی استفاده می کنیم که ساختار حرکت داشته باشد.
اندازه ی درز انبساطی به خواص انبساطی دیر گداز مصرفی در دمای کاربرد بستگی دارد.باید مواظب باشیم که اندازه ی درز انبساطی به طور دقیق تعیین و ساخته شود زیرا اگر درزانبساطی به مقدار نصف مقدار باشد نیز دارای تأثیرات منفی می باشد.در عمل،مشخص شده است که اگر اندازه ی درزانبساطی به مقدار نصف مقدار تئوری باشد،مناسب است.در این حالت نیمی دیگر از مقدار درزانبساطی مورد نیاز بوسیله ی فضای ایجادی توسط ملات تأمین می گردد.دربعضی موارد ،درزانبساطی ایجاد نمی گردد و به جای آن یک درزانبساطی کلی در پایان دیواره قرار داده می شود.که در این حالت دیواره تحت نیروی معین و کنترل شده حرکت می کند تا انبساز حاصل در آجر ها را کنترل کند.درزانبساطی نباید با مواد خارجی مانندگل،خاک آجر و گرد و غبار پر شود.برای جلوگیری از این مسئله در هنگام ساخت کوره درزانبساطی را با مواد آلی پر می کنند.این کار سبب می شود تادرزانبساطی در هنگام ساخت دیواره پر نشود .و همچنین وقتی دمای کوره بالا می رود این مواد آلی می سوزند ودرزانبساطی پدید می آید.مواد آلی مورد استفاده جهت پر کردن درزانبساطی شامل موادی چون:خاک اره،مقوا،صفحات موج دار کاغذی ،تراشه ی چوب و…می شود.
۲۹- نگهدارنده ی ساختار
به طور معمول دیرگداز ها بوسیله ی پوسته ی فولادی یا یک ساختار شبکه ای از تیرها و سیم بکسل ،نگهداری می شود.این حفاظ فولادی باعث می گردد تا کوره در هنگام ایجاد ترک های جزئی ،فرو نریزد .حفاظ های فولادی باید به طور مداوم چک شوند .همچنین این مسئله ضروری است که ساختار کوره بیش از حد گرم نشود .زیرا گرمای بیش از حد موجب پدید آمدن خزش در ساختار می گردد.
۳۰- آنالیز مهندسی دیرگدازها
آنالیز مهندسی یک روش شناسایی است که برای پی بردن به مکانیزم سایش ،تنش و رفتار بخش های مختلف خطوط دیر گداز (اتصالات آجرها ،میزان درز انبساطی )مورد استفاده قرار می گیرد .در این روش با استفاده از متدهای مختلف ،از یک سو میانکنس میان آجرها و از سوی دیگر گدازها و پوسته ی فولادی بررسی می شود.
متداول ترین ابزار مدل سازی مورد استفاده بوسیله ی محقّقین برای پیش بینی دیر گداز های مناسب برای خطوط معین ،روش المان محدود(FINITE ELEMENT METHOD)است که به اختصار آن را FEMمی گویند .هدف مدل سازی خطوط این است که بدانیم کدام ماده ی دیر گداز در شرایط محیطی مورد نظر ما،بهتر کار می کند .و مقاومت آن نسبت به تنش های محیطی بیشتر است.پیش بینی نوع آستر معمولاً به دو مرحله تقسیم می شود:
اولین مرحله این است که واکنش سیستم آستر نسبت به حرارت را ارزیابی کنیم. این واکنش ممکن است پایدار و یا ناپایدار باشد.
مرحله ی دوّم از آنالیز آستر ، ارزیابی تنش های گرمایی و میدان های کرنشی در داخل سیستم آستر دیر گداز است.
آنالیز همچنین بر اساس موارد زیر نمایش داده می شوند :
منابع ایجاد تنش و جابجایی ها و مکانیزم های ایجاد کننده ی این تنش ها و جابجایی ها و نحوه ی رابطه ی میان منابع جابجایی و تنش با شکست اجزای آستر
راه های کاهش نفوذ سرباره
حملات سرباره ای به دیگر گدازها عبارتند از :
انحلال ، نفوذ و ایروژن
برای جلوگیری از این حملات کارهای زیر را می توان انجام داد:
تغییر خواص ترشوندگی سرباره
کاهش قابلیت ترشوندگی دیر گداز
کاهش تخلخل های بهم پیوسته ی دیر گداز
تغییر اندازه ی تخلخل ها
تغییرات ریز ساختاری در دیرگداز برای تغییر خواص آب بندی دیرگداز
انجام دادن تدابیری برای از بین بردن ربایش سرباره به دیر گداز
اضافه کردن افزودنی هایی که ویسکوزیته ی سرباره را کاهش می دهند .که این امر موجب می شود تا سرباره آسیب کمتری ببیند.

آجرهای کرومیتی (CHROMIA BRICKS) 80 درصد با افزودنی فسفات دارای نفوذ سرباره ی کمتر ی نسبت به آجرهای کرومیتی ۹۰ درصد است. (این مسأله در شرایط دمایی ۱۶۰۰C و به مدت ۲۴ ساعت صادق است) دیر گدازهای منیزیا-کرومیتی فیوزد ۸۰ درصد دارای بهترین مقاومت به خوردگی هستند .همچنین دیر گدازهای منیزیا-کرومیتی اسپینلی دارای بیشترین مقاومت در برابر سرباره را دارند .امّا مقاومت در برابر شک حرارتی این آجرها مورد شک است.دیر گدازهای منیزیا-کرومیتی زنیتر شده ی ۸۰درصد و دیر گدازهای آلومینا -کرومیتی ۸۰درصد دارای خوردگی کم و قیمت مناسب هستند.
۳۱- کاربرد مواد دیرگداز
مواد دیرگداز به عنوان محافظ برای پوسته ی کوره و پاتیل استفاده می شوند.این مواد بدنه ی کوره و پاتیل را در برابر دماهای بسیار بالا محافظت می کنند.در واقع دیرگدازها برای آسترکاری کوره های دما بالا، رآکتورها و دیگر واحدهای تولید استفاده می شوند.
دیرگدازها به دلیل برخورد با مواد شیمیایی و تحمّل فشارهای مکانیکی، سایش پیدا می کند و تخریب می شوند.این فشارهای مکانیکی باعث پدید آمدن ترک های زیادی در دیرگداز می شود که در نهایت دیرگداز تخریب می شود.این ترک ها معمولا به دلایل زیر رخ می دهد:
بوجود آمدن و رشد ترک
تخریب ماده
خزش
و…
وسایل مورد استفاده در متالوژی باید توانایی مقاومت در برابر حملات سرباره، ایروژن حاصل از اجزای مایع، شک حرارتی و دیگر نیروهای تخریبی را داشته باشند.انتخاب دیرگداز برای آسترکاری این وسایل همواره از میان ترکیب های متنوعی از مواد با کیفیت بالا انجام می شود.همچنین توجه به ابعاد این آسترها نیز مهم است زیرا ابعاد بزرگ باعث کاهش کارایی وسیله می شود.
به دلیل افزایش رقابت های صنعتی، توسعه ی دیرگدازها با سرعت زیاد در حال انجام است.این سرعت در توسعه به خاطر فشارهای وارده برای بهبود خواص دیرگدازها پدید آمده است.نتایج حاصل از تحقیقات در این زمینه باعث می شود فرآیندهای متالوژی عالی عملی گردد.این تحقیقات عمدتا بر روی دو مسئله تأکید دارد؛ یکی افزایش طول عمر دیرگدازها و دیگری افزایش قابلیت اطمینان به این مواد.

۳۲- فولاد و آهن
صنعت فولاد و ذوب آهن مصرف کننده ی عمده ی مواد دیرگداز است.تقریبا ۷۰ درصد دیرگداز تولیدی در این صنعت مصرف می شوند.
در بخش های مختلف پروسه ی تولید فولاد شرایط متفاوتی از لحاظ دما،وجود یا عدم وجود سرباره و گازهای سولفوردار وجود دارد. به دلیل اینکه هر بخشی از این صنایع دارای شرایط کاری خاصی است بنابراین دیرگدازهایی با گریدهای مختلف برای این بخش ها تهیه شده است.
انتخاب دیرگدازها برای آسترکاری یک کوره همواره براساس ترکیبی معین از ماده ی دیرگداز انجام می شود.در واقع علاوه بر ترکیب دیرگداز، اندازه ی آجرهای تولیدی از این دیرگدازها نیز به گونه ای است که ماکزیمم کاربری از آنها گرفته شود.
سایش گزینشی در مواضع خاص رخ می دهد.این سایش در آسترهای در تماس با سرباره اتفاق می افتد که برای جلوگیری از این نوع خوردگی انتخاب مواد با دقت فراوانی انجام می شود.همچنین علاوه بر انتخاب صحیح نوع دیرگداز نحوه ی اعمال آن نیز مهم می باشد.
صنعت فولاد دیرگدازها را برای کاربردهای متنوعی استفاده می کند.که این کاربردها عبارتند از:
کوره بلند (blast furnace)
کوره ی ذغالی (Coke owen)
پاروهای تورپدو (Tor pedo ladles)
کوره ی اکسیژن دهی فولاد (Basic oxygen Furnace)
کوره ی قوس الکتریکی (electric arc Furnace)
کوره ی دوقلوی فولاد سازی (Twin Hearth Furnace)
کوره ی بهینه سازی انرژی (onergy Optimizing Furnace)
پاروهای تصفیه ی ثانویه (Secon dory Rifining Ladles)
جدارهای ساخته شده از فولاد زنگ نزن (Stanless Steel Vessles)
دریچه های تنظیمی ساخته شده از دیرگدازها (Slide gate Refractories)
دیرگدازهای بکارفته در تاندیش ها (Tandish Refractories)
کوره ی القایی (Induction Rurnace)
گستره ی وسیعی از دیرگدازها مورد استفاده در کوره ی اکسیژن دهی فولاد از جنس منیزیا- گرافیتی هستند.دیرگدازهای منیزیا- گرافیتی از منیزیای زنیتر شده یا فیوزد ساخته می شوند.که در آن از بایندرهای قیری یا زرین استفاده می شود.
یک محصول دیرگداز با کیفیت بالا هنگامی که به همراه ساپورت فلزی مناسب استفاده شود می تواند محصولاتی با کارایی بالا پدید آورد. به طور نمونه وار، عناصر عمده ای که به همراهی دیرگدازها در خطوط تولید فولاد کاربرد دارند را در زیر بیان می کنیم.
۱- زیر اجاقی (Sub bearth)
زیراجاقی کوره دارای عمری طولانی در مقایسه با دیگر اجزای خط تولید فولاد است.این قطعه تنها در مواقعی عوض می شود که نشت آب از آن زیاد باشد.و یا آستر آن بشدّت آسیب دیده باشد.آستر زیراجاقی معمولا از آجرهای منیزیایی با کیفیت بالا ساخته می شود.
۲- بخش اصلی کوره (Working hearth)
بخش اصلی کوره را باید به گونه ای آسترکاری کرد که بتواند در مقابل دماهای بالا، سیکل های دمایی و برخورد قطعات بزرگ شارژ کوره، مقاومت کند.کوره های امروزی از انواع دیرگدازهای مونولیتیک ساخته می شوند.در این نوع دیرگدازها، پودر مواد دیرگداز (معمولا دیرگدازها بر پایه ی MgD)به صورت یک مخلوط درآورده می شود.و بر روی جداره ی دیوار اعمال می شود.البته در برخی از کوره ها ترجیح داده می شود که از آجرهای عایق استفاده شود.این نوع آجرها عمدتا از نوع منیزیای پخته شده و اشباع شده با قیر است.
دیواره های کناری
در ناحیه ی دیوار کناری ۳ نقطه ی مهم وجود دارد.این سه نقطه عبارتند از:
خط سرباره
نقاط داغ
مکان قرارگیری و فرود آمدن مواد شارژ شده به کوره
خوردگی متعادل و متوازن آستر نسوز یکی از معیارهای انتخاب نوع دیرگداز مصرفی برای یک نقطه ی معنی است از این رو برای حفظ این عمل ما نیازمند این هستیم که نوع دیرگداز و ضخامت آن را با توجه به مکان قرارگیری آن در کوره انتخاب کنیم.در اکثر کوره های از محصولات منیزیا-گرافیتی برای آسترکاری دیواره ها استفاده می شود.همچنین عملکرد این کوره ها تحت تأثیر میزان بازی بودن مواد اولیّه و درصد گرافیت است.عملکرد این کوره ها به طور محسوس با افزایش اندازه ی کریستال های منیزیا افزایش می یابد.و حد نهایی آن استفاده از منیزیای فیوزد است.افزایش درصد گرافیت نیز همین اثر را دارد.اگر چه فقط کربن در ساختار بسیار مهم می باشد.
دیواره ی کناری اصلی
این مکان ها در میان نقاط داغ واقع شده است.دمای این مکان های بسیار بالاست.
فاکتورهای عمده ی تأثیرگذار بر روی کاربرد دیرگدازها عبارتند از: دما، نفوذ سرباره است.
در کوره هایی که با آب سرد و خنک سازی می شوند، دیرگدازهای منیزیا-گرافیتی با حداقل مقدار کربن ۱۰ درصد مناسب است.
نقاط داغ
سایش اتفاق افتاده در نقاط داغ مانند سایشی است که در دیواره ی کناری اصلی اتفاق می افتد.امّا به خاطر دمای بالای بوجود آمده بوسیله ی شعله ی مستقیم،این سایش تشدید می شود.در این مکان ها دیرگدازهای منیزیا-گرافیتی با کیفیت بالا و درصد گرافیت ۲۰ درصد ترجیح داده می شوند.در این دیرگدازها هم از کریستال های با سایز بزرگ و هم از منیزیای فیوزد استفاده می شود.در مکان های قرارگیری مشعل های سوخت -اکسیژن (oxy-fuel Burners)،اکسیداسیون کربن این نوع دیرگدازها رخ می دهد (محیط های اکسایشی)و این مسئله ممکن است با استفاده از پودر نرم فلزات کاهش یابد.
خط سرباره
طبیعت خورنده ی گداز آورهایی چون فلئوریت دارای اثر نامطلوبی در بخش خط سرباره دارد.در این مکان ها، دیرگدازهای با منیزیای با کیفیت استفاده می شود که این دیرگدازها معمولا دارای کریستال های درشت هستند یا از منیزیای فیوزد در آنها استفاده شده است. در مکان هایی که سرباره دارای مقادیر بالایی اکسید آهن باشد، منیزیا-گرافیتی را با استفاده از افزودن، افزودنی های فلزی محافظت می کنند.
دریچه های مشعل و خروجی سرباره
در این مناطق از کوره سایش بوسیله ی اکسیداسیون و برخورد سرباره اتفاق می افتد.در این مناطق نیز ار دیرگدازهای منیزیا-گرافیتی با افزودنی های فلزی استفاده می شود.
سقف
سقف کوره ی قوس الکتریکی دارای سیستم آب گرد است.و از این رو در این مکان ها نیاز به استفاده از دیرگدازهای با کیفیت بالا نیست.فاصله ی میان الکترودها در این کوره بوسیله ی مواد مونولیتیک یا اشکال پیش ساخته پر می شود برای ساختن ورودی الکترودها معمولا از آجرهای نسوز استفاده می شود.مواد مورد استفاده در این مکان ها نیازمند تحمل شک حرارتی بالا هستند.و همچنین باید مقاومت به سایش خوبی داشته باشند.دیده شده است که دیرگدازهای آلومینایی در این مکان ها دارای عملکرد خوبی هستند.
در جاهایی که سقف کوره آجرچینی می شود، بار گرمایی بالایی بر آن وارد می شود و همچنین نفوذ سرباره و مواد مذاب در آن بیشتر است.مواد عملیات حرارتی شده ی با بایندر فسفاتی به خاطر مقاومت خوب در برابر تکّه تکّه شدن و نفوذ سرباره و مواد مذاب، برای سقف مناسب می باشند.
نازل ها
گستره ی وسیعی از نازل های بر پایه ی زیرکون (سیلیکات زیرکونیوم)و زیرکونیایی پایدار شده وجود د ارد.این نازل ها در اندازه و شکل های متنوع ساخته شده اند.
۳۳- صنعت مس
در صنعت مس آجرهای کرومیتی-منیزیایی با پیوند مستقیم (Chrom Brick Direct Bonded) متداولترین نوع دیرگدازی است که رد سراسر دنیا استفاده می شود.
توده ی مذاب مس با استفاده از ذوب کننده های تابشی (Flash Smelters) و کوره ی انعکاسی (reverberatory Furnaces: کوره هایی که گرما را از سقف به سوی مواد در حال گداختن منعکس می کند)
کوره های تابشی (Flash Furnace) دارای مزایای بیشتری نسبت به کوره های انعکاسی است.مخصوصاً این کوره ها مصرف سوخت کمتری دارند و محصول بیشتری تولید می کنند.
انواع دیگر از ذوب کننده ها و ادوات مورد استفاده در صنعت مس عبارتند از:
کوره ی ایسا (Isa Furnace)
کنورتورهای اسمیت پیر (Pieree smith Convertors)
کوره های پالایش آنودی (Anode refining Furnaces)
کوره های دوّار نگهدارنده (Rotary Holding Furnace)
کوره های قوس الکتریکی تمیز کننده ی سرباره (Cleaning electric Arc Furnace Slag)
و…
فرآیند تولدی مس یا به صورت سنتّی و یا به صورت پیشرفته انجام می شود که در هر دو نوع از این فرآیندها دیرگدازهای کرومیتی-منیزیایی استفاده می شوند.این مواد به همراه مواد آلومینوسیلیکاتی برای آسترکاری خطوط تولید استفاده می شوند.همچنین برای استرکاری این بخش های گستره ی وسیعی از ملات ها (mortars)و مواد مونولیتیک وجود دارد.
فرآیند ذوب (Smelting Proces)
جداره های اولیّه که برای ذوب کردن از آنها استفاده می شود، کوره های تابشی، کوره های انعکاسی و یا کوره های قوس الکتریکی هستند.آستر این کوره ها عمدتاً تحت حمله ی سرباره و گازهای گوگرد دار قرار می گیرند.سرباره ی موجود در این فرآیند مقادیر بالایی اکسید آهن و سیلیس دارد که هر دوی این مواد با دیرگدازهای منیزیایی واکنش می دهند و منیزیوفریت (Magnesio-Ferrite)و فورستریت تشکیل می شود.همچنین سولفور موجود در اتمسفر گازی نیز با منیزیا واکنش می دهد و سولفات منیزیم تشکیل می شود.همه ی واکنش های اتفاق اتفاده در این نوع دیرگدازها با انبساط حجمی همراه است و همین امر موجب ترک خوردن بخش پشتی سطح در حال برخورد با سرباره می شود. ترک های بوجود آمده نهایتاً موجب آسیب دیدن آستر دیرگداز می شوند.
دیرگداز از کرومیت-منیزیایی با پیوند مستقیم (Magnesite chrome refractories direct bonded)برای استفاده در مکان هایی که در برخورد با سرباره ی مس است، ترجیح داده می شود.این نوع دیرگداز تحمل بیشتری در برابر سرباره های اسیدی دارد.
کنورتور:
کنورتور مورد استفاده در صنعت مس نیز مانند کوره ی فرآیند ذوب باید توانایی استقامت در برابر سرباره و گازهای سولفوردار را داشته باشد.بنابراین شرایط محیطی دیرگدازهای مورد استفاده در این صنعت نیز مانند دیرگدازهای مورد استفاده در کوره است.در این محل نیز باید از دیرگدازهای منیزیا-کرومیتی با استحکام، در دماهای بالا و مقاوم در برابر شک های حرارتی، استفاده شود.
کوره ی آندی (Anode Furnace)
سرباره ی کمی در کوره ی آندی وجود دارد.امّا آستر دیرگداز موجود در این کوره در تماس با مذاب مس و اکسید مس است.(مس مذاب نفوذپذیری بالایی دارد).نفوذ مذاب مس در دیرگدازهای این بخش موجب پدید آمدن ترک هایی می شود که در نهایت این ترک ها باعث تخریب دیرگداز می شوند.
کوره پالایش سرباره (Slag cleaning Furnace)
این کوره به خاطر کار با سرباره، نیازمند داشتن ویژگی های خاصّی است.دیرگدازهای مورد استفاده در این بخش باید رسانایی گرمایی مناسبی داشته باشند (رسانایی گرمایی بالا).مواد کرومیتی-منیزیایی با بایندر مستقیم دیرگدازی است که برای آسترکاری این بخش مصرف می شود.در واقع این دیرگدازها به خاطر نفوذپذیری کم سرباره در آنها و مقاومت خوب در برابر سرباره استفاده می شوند.
۳۴- صنعت آلومینیوم
دیرگدازهای مورد استفاده در صنعت آلومینیوم عموماً در چندین وسیله مورد استفاده قرار می گیرند این وسایل عبارتند از:
کوره های پخت آنودی (Anode Beking Furnace)
کوره های نگهدارنده/ذوب (Melting/Holding Furnace)
کوره های القایی (Induction Furnace)
پاروها (ladles)و مجاری پالایش (launders)
معمولی ترین دیرگدازهای مورد استفاده در صنعت آلومینیوم عبارتند از:
خاک نسوز با کارایی بالا (Super duty Fire cly)و آجرهای پرآلومینا
آجرهای پرآلومینای با بایندر فسفاتی
ویژگی های خاص مورد نیاز برای دیرگدازهای صنعت آلومینیوم عبارتند از:
مقاومت در برابر نفوذ آلومینیوم
استحکام بالا
مقاومت به خوردگی بالا
گستره ی وسیعی از محصولات دیرگداز برای برطرف شدن نیازهای مختلف صنعت آلومینیوم به خدمت گرفته می شود.دیرگدازهایی که در تماس با آلومینیوم هستند از نوع دیرگدازهای ریختنی با سیمان کم و یا بسیار کم هستند.این دیرگدازها دارای خاصیت عایق کاری هستند.و به صورت محصولاتی با دانسیته ی بالا تولید می شوند. این محصولات نه تنها با آلومینا واکنش نمی دهند بلکه با مذاب آلومینا ترشوندگی ندارند.
۳۵- صنعت سیمان
سیمان تولیدی از مجموعه ای از کوره ها و خشک کن ها عبور می کند.این ادوات از کوره ی پخت کلینکر گرفته تا کوره های کلسینه کننده نیازمند به آسترکاری هستند.دیرگدازهای مورد استفاده در صنعت سیمان در قسمت های زیر مصرف می شوند:
پیش کلسینه کننده ها (Per Calciners)
کوره ی دوار (rotary kiln)
سرد کننده ها (Coolers)
مجراها (Ducts)
کوره ی دوّار موجود در یک کارخانه ی سیمان به عنوان قلب آن کارخانه تلقّی می شود.این بخش به صورت مستقیم بر روی تولید کارخانه تأثیر دارد.با توجه به محل احداث کارخانه و کیفیت مواد اولیّه، نوع دیرگدازهای مصرفی در صنعت سیمان تغییر می کند.
دیرگدازهایی که عموما در این صنعت مصرف دارند عبارتند از:
دولومیت
اسپینل کرومیت-منیزیایی (Magnesia-chrome Spinel)
اسپینل آلومینا-منیزیایی (Magnasia-Alumina Spinel)
خاک نسوز
پرآلومین
نواحی از کوره ی پخت که با کلینکر سروکار دارد را معمولا از دیرگدازهایی دولومیتی آسترکاری می کنند.که در واقع مزایای دیرگدازهای دولومیتی در سراسر جهان مورد تأیید قرار گرفته است.این مسئله آشکار شده است که سازگارترین ماده برای کوره ی کلینکر، دولومیت است.و همچنین این ماده کوتینگ مناسبی ایجاد می کند.این دیرگدازها را با افزودن مقادیر زیاد از زیرکونیا در مقابل رشد ترک محافظت می کنند.
بخش های مختلف کوره ی دوار از آجرهای اسپینلی منیزیا-آلومینایی و آجرهای پرآلومینا (۴۵%-۸۰Al2O3)آسترکاری می شوند.آجرهای اسپنلی منیزیا-آلومینایی دارای خواص ترمومکانیکی و ترموالاستیکی بالا هستند و آجرهای پرآلومین نیز استحکام بالایی دارند.
صنعت شیشه
کوره های صنعت شیشه دارای شرایط کاری زیر هستند:
دمای کاری بالا
نیاز به عایق بودن
سرعت کشش بالا و سرعت ذوب پایین
بخارات خورنده و غبارت مواد اولیّه

دیرگدازهای مورد مصرف در کوره های ذوب شیشه معمولا در نواحی زیر مصرف می شوند:
ذوب کننده (melter)
پالایش دهنده (refiner)
داگ هوس (Dog house)
خروجی های کوره
مواد دیرگداز زیرکونیایی برای استفاده شدن در کوره های ذوب شیشه مناسب هستند.زیرا این دیرگدازها به آسانی با شیشه مذاب ترشوندگی ندارند و همچنین واکنش کمی با مذاب شیشه دارند.
ذوب کننده / پالایش دهنده
دیرگدازهای مورد نیاز برای ساخت این بخش ها باید خواصی از جمله ی خواص زیر داشته باشند:
مقاومت بالا در برابر بخارات قلیایی
استحکام بالا در دماهای بالا
مقاومت بالا در برابر خوردگی
سقف :
سقف کوره های ذوب شیشه از مواد دیرگداز عایق ساخته می شوند تا میزان اتلاف گرمایی کاهش یابد.
خواص مهم دیرگدازهای مورد استفاده در این بخش عبارتست از:
فاکتور سیلان (Flux Factor)بسیار پایین در دماهای بالا
کوارتز باقیمانده ی بسیار پایین (۰٫۵%>).این مسئله باعث می شود تا پایداری حجمی در دمای کاربری بالا رود.
مقاومت بالا در برابر بخارت قلیایی
ریژنراتورها (Regenerators)
ریژنراتورها گذرگاه های تکی یا چندگانه ای است که برای بازیابی انرژی از آنها استفاده می شود.
احتیاج اساسی تولید کننده ی شیشه از یک ریژنراتور، ماکزیمم کردن گرمای بازیابی از گازهای خروجی کوره و پیش گرم کردن هوای ورودی به کوره است.
برای اپتیم کردن بازیافت انرژی و افزایش طول عمر دیرگدازهای مصرفی در این ناحیه باید دیرگدازهایی را انتخاب کنیم که خواص زیرا را دارند:
مقاومت بالا در برابر شک حرارتی
استحکام بالا در دماهای بالا
مقاومت در برابر خزش در دمای کاربرد
انتقال گرمای بالا
۳۶- کاربردهای دیرگدازها
محیط و شرایط است فاده از دیرگدازها به عوامل متعددی بستگی دارد که از آن جمله می توان به درجه حرارت محیط، ترکیب شیمیایی مواد مذاب، میزان تغییرات دما، ترکیب شیمیایی گازهای ایجاد شده و قیمت آجر و یا مواد دیرگداز اشاره نمود . برای مثال ممکن است در بخشهای مختلف کوره های دوار سیما ن که دارای حرارتهای متفاوتی است از دیرگدازهای شاموتی، منیزیتی- کرومیتی و یا بوکسیتی استفاده نمود.
مهمترین مصرف دیرگدازها در صنایع فولاد است . تمام صنایعی که با حرارت بالاتر از ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد سروکار دارند مثل صنایع ذوب آهن، فولادسازی، سیمان، آهک پزی، ذ وب کانس نگهای فلزی، پتروشیمی، سرامیک، شیشه و ریخته گری به مواد دیرگداز نیاز دارند. نقش دیرگدازها در صنایع ذوب فلزات یا کوره های سیمان و آهک پزی به شرح زیر است:
محافظت از بدنه کوره ها در مقابل مواد گداخته و ذوب شده
جلوگیری از انتقال حرارت به محیط بیرون
جذب حرارت و انتقال آن به مواد گداخته
۳۷- کاربرد آجرهای ساخته شده از مواد دیرگدازی
آجرهای سیلیسی به دلیل تغییرات حجمی در هنگام حرارت دیدن، مصارف محدودتری دارند ولی از مقاومت فرسایشی بالایی برخوردار هستند. این آجرها بیشتر در محیطهای اسیدی کاربرد دارند . همچنین در کوره های پخت محصولات سرامیکی، باتریهای الکتریکی و کک سازی از این آجرها استفاده می شود. دیرگدازهای منیزیتی در محیط قلیایی مصرف شده و بیشترین استفاده آنها در صنایع فولاد سازی، کوره های الکتریکی و صنایع تولید سیمان است. از دیرگدازهای گرافیتی در ساخت کوره های بلند ذوب و تولید بوته های ریخته گری و پاتیل استفاده می شود . از آجرهای کرومیتی نیز در کوره های ذوب مس و فولاد استفاده می شود. از دیرگدازهای رس آتشخوار در محیطهای اسیدی استفاده می شود . این دیرگدازها در کوره های ذوب آهن، کوره های حرارتی سرامیکی، د یگهای بخار، مخازن شیشه ای، شومینه ها و پیش گرم کننده ها استفاده می گردد. از دیرگدازهای آلومینی در محیطهای اسیدی و خنثی استفاده می شود . مقاومت حرارتی و سایشی آنها بسیار بالا است لذا در کوره های دوار آهن، سیمان، آستربندی کوره های بلند، کوره های الکتریکی ذوب و کوره های ذوب آلومینیم استفاده می گردد.از دیرگدازهای فورستریتی در سقف کوره های فلزی و مخازن شیشه ای استفاده می شود. از دیرگدازهای کاربید سیلیسیم در بوته های ذوب فلزات، کوره های حرارت مستقیم و دیگهای بخار استفاده می گردد . از دیرگدازهای زیرکنیمی برای ساخت بوته های ذوب عناصر کمیاب، لعاب سازی و شیشه سازی استفاده می شود. صنایعی که در ایران از مواد دیرگداز استفاده می کنند عبارتند از : ذوب آهن، فولاد، ذوب مس، شیشه سازی، انواع سرامیک، سیمان، آهک پزی، ذوب فلزا ت، صنایع پتروشیمی و پالایش نفت و بخشهای ریخته گری کارخانجات تولید خودرو و تراکتور . آورده مهمترین واحدهای تولید کننده نسوز که در ایران فعالیت دارند در جدول زیر شده است.

درخواست انجام پروژه آنالیز تصویر

همچنین ببینید

152647

تشکیل فریت فوق ظریف (UFF) درفولاد فریتی – پرلیتی با کارسرد و آنیل

با توجه به استفاده گسترده فولادهای فریتی – پرلیتی درکاربردهای صنعتی بهینه سازی خواص آنها …

3 دیدگاه

  1. دستتون درد نکنه وقعا خیلی عالیه nice

  2. دستتون درد نکنه وقعا خیلی عالیه

  3. چرا منبع ذکر نشده؟

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.