چهار شاخصی که عملکرد دمای بالای مواد نسوز را تعیین می کند

در حین استفاده از مواد نسوز، آنها به راحتی در اثر اثرات فیزیکی، شیمیایی، مکانیکی و غیره در دمای بالا (معمولاً 1000 ~ 1800 درجه سانتیگراد) ذوب و نرم می شوند یا در اثر فرسایش فرسایش می یابند یا ترک خورده و آسیب می بینند که باعث وقفه در عملیات می شود. مواد آلوده بنابراین، لازم است که ماده نسوز باید دارای خواصی باشد که بتواند با شرایط مختلف عملیاتی سازگار شود. در زیر 4 شاخص وجود دارد که عملکرد دمای بالای مواد نسوز را تعیین می کند:

(1) نسوز

نسوز به دمایی اطلاق می شود که در آن یک ماده در اثر دمای بالا به درجه خاصی از نرم شدن می رسد و عملکرد ماده را در برابر عمل دمای بالا مشخص می کند. نسوز بودن مبنایی برای قضاوت در مورد استفاده از یک ماده به عنوان دیرگداز است. سازمان بین المللی استاندارد تصریح می کند که مواد غیر آلی غیر فلزی با نسوز بالای 1500 ℃ مواد نسوز هستند. با نقطه ذوب ماده متفاوت است و بیان جامع مخلوط جامدات چند فازی است که از مواد معدنی مختلف تشکیل شده است.

اساسی ترین عاملی که میزان نسوز را تعیین می کند، ترکیب و توزیع شیمیایی مواد معدنی است. اجزای مختلف ناخالصی، به ویژه آنهایی که دارای اثرات حلال قوی هستند، به طور جدی نسوز مواد را کاهش می دهند. بنابراین در فرآیند تولید باید تدابیر مناسبی برای تضمین و بهبود خلوص مواد اولیه اندیشیده شود.

نسوز بودن یک کمیت فیزیکی مطلق مخصوص یک ماده نیست، بلکه یک شاخص فنی نسبی است زمانی که یک ماده به درجه نرم شدن خاصی می رسد که در شرایط آزمایش خاص اندازه گیری می شود. ماده آزمایش طبق روش تجویز شده به صورت یک مخروط مثلثی کوتاه (که به آن مخروط آزمایشی گفته می شود) و یک مخروط مثلثی کوتاه استاندارد (که به عنوان مخروط استاندارد نامیده می شود) با دمای خمش ثابت در نرخ گرمایش خاص ساخته می شود. گرمایش و نسوز با مقایسه درجه خمش مخروط آزمایش با درجه خمش مخروط استاندارد تعیین می شود. قسمت پایینی مخروط مثلثی کوتاه به طول 8 میلی متر در هر طرف، پایین بالا از هر طرف 2 میلی متر و ارتفاع 30 میلی متر است. در طول اندازه گیری، ممکن است یک فاز مایع در هرم در دمای بالا ظاهر شود. با افزایش دما، مقدار فاز مایع افزایش می یابد، ویسکوزیته فاز مایع کاهش می یابد و مخروط نرم می شود. هنگامی که نرم شدن به حد معینی می رسد، مخروط به دلیل وزن خود به تدریج خم می شود. هنگامی که مخروط آزمایش و مخروط استاندارد به طور همزمان خم می شوند تا زمانی که راس آنها با شاسی تماس پیدا کند، دمای خمش تعیین شده مخروط استاندارد باید به عنوان نسوز مخروط آزمایش غالب باشد.

همچنین به عنوان نقطه نرمی دیرگداز تحت بار یا دمای تغییر شکل دیرگداز تحت بار شناخته می شود، نشان دهنده مقاومت دیرگداز در برابر عمل ترکیبی دمای بالا و بار تحت بار ثابت یا محدوده دمایی است که در آن دیرگداز تغییر شکل پلاستیک آشکار را نشان می دهد. حداکثر دمای سرویس دیرگداز را می توان از دمای نرم شدن تحت بار استنباط کرد. دمای نرم شدن تحت بار نشان دهنده مقاومت ساختاری دیرگداز در شرایط استفاده مشابه است و می تواند به عنوان مبنایی برای تعیین حداکثر دمای سرویس دیرگداز استفاده شود.

عامل اصلی تعیین کننده دمای نرم شدن تحت بار، ترکیب شیمیایی معدنی ماده است که مستقیماً با فرآیند تولید مواد نیز مرتبط است. دمای تف جوشی مواد تأثیر زیادی بر دمای تغییر شکل نرم شدن تحت بار دارد. اگر دمای تف جوشی به طور مناسب افزایش یابد، دمای تغییر شکل شروع به دلیل کاهش تخلخل، رشد کریستال ها و پیوند خوب افزایش می یابد. بهبود خلوص مواد خام و کاهش محتوای مذاب کم یا حلال باعث افزایش دمای تغییر شکل نرم شدن تحت بار می شود. به عنوان مثال، اکسید سدیم در آجرهای رسی و آلومینا در آجرهای سیلیسی همگی اکسیدهای مضر هستند.

(3) پایداری حجمی در دمای بالا مواد نسوز

در اثر دمای بالا برای مدت طولانی، ماده نسوز انبساط حجمی ایجاد می کند که به آن انبساط باقیمانده می گویند. اندازه انبساط باقیمانده (تغییر شکل) مواد نسوز نشان دهنده کیفیت پایداری حجم در دمای بالا است. هرچه تغییر شکل باقیمانده کوچکتر باشد، پایداری حجم بهتر است. برعکس، هرچه پایداری حجم بدتر باشد، ایجاد تغییر شکل یا آسیب به سنگ تراشی آسان تر است.

تغییر خط سوختن مجدد اغلب برای قضاوت در مورد پایداری حجم بالای مواد در دمای بالا استفاده می شود که شاخص مهمی برای ارزیابی کیفیت مواد است.

اکثر مواد نسوز تحت تأثیر دمای بالا جمع می شوند. در طول پخت مجدد، بیشتر مواد نسوز منقبض می شوند، عمدتاً به این دلیل که فاز مایع تولید شده توسط مواد در دمای بالا، منافذ را پر می کند، به طوری که ذرات بیشتر سفت شده و کشیده می شوند اخیراً، تبلور مجدد رخ داده است که منجر به متراکم شدن بیشتر مواد می شود. همچنین مواد کمی وجود دارند که در حین احتراق مجدد منبسط می شوند. به عنوان مثال، آجر سیلیسی به دلیل تبدیل پلی کریستالی در حین استفاده منبسط می شود. این به این دلیل است که کوارتز تبدیل نشده آجر سیلیسی در دمای بالا به تریدیمیت یا مربع تبدیل می شود. کوارتز که در حجم منبسط می شود، حدود 10 درصد در آجرهای سیلیسی تبدیل نشده است. به منظور کاهش انقباض و انبساط مجدد مواد، افزایش مناسب دمای پخت و طولانی شدن زمان نگهداری موثر است، اما نباید خیلی زیاد باشد، در غیر این صورت باعث شیشه شدن ساختار مواد و کاهش می شود. پایداری شوک حرارتی با توجه به انبساط ذرات کوارتز در مواد در هنگام پخت و استفاده، که انقباض خاک رس را جبران می کند، تغییر حجم آجرهای نیمه سیلیس اندک است و برخی از آنها کمی منبسط می شوند.

(4) پایداری شوک حرارتی

توانایی دیرگدازها برای مقاومت در برابر تغییرات سریع دما بدون تخریب، پایداری شوک حرارتی نامیده می شود. این خاصیت به عنوان مقاومت در برابر شوک حرارتی یا مقاومت در برابر شوک حرارتی نیز شناخته می شود.

عامل اصلی موثر بر شاخص پایداری شوک حرارتی مواد، خواص فیزیکی مواد مانند انبساط حرارتی، هدایت حرارتی و غیره است. به طور کلی، هر چه نرخ انبساط خطی مواد بیشتر باشد، پایداری شوک حرارتی بدتر است. هرچه رسانایی حرارتی مواد بیشتر باشد، پایداری شوک حرارتی بهتری دارد. علاوه بر این، ریزساختار، ترکیب ذرات و شکل مواد نسوز همگی بر پایداری شوک حرارتی تأثیر دارند.