جرم نسوز یا Refractory Mass یکی از مواد کاربردی در صنایع مختلف است که می تواند در تمامی محیط های تهاجمی مورد استفاده قرار گیرد. ویژگی های شیمیایی، فیزیکی و حرارتی فوق العاده این ماده موجب شده تا امروزه استفاده از آن در صنایع از اهمیت بسیار بالایی برخوردار باشد. نکته قابل توجه این است که این ماده انواع مختلفی دارد که براساس خواص، شرایط استفاده و … دسته بندی شده اند. با توجه به دسته بندی این ماده به راحتی می توان آن را در شرایط متفاوت مورد استفاده قرار داد. به همین منظور در ادامه قصد داریم شما را با دسته بندی های انواع جرم های نسوز، کاربرد و اهمیت استفاده از آن ها در صنایع مختلف به طور کامل آشنا کنیم.
جرم نسوز چیست؟
جرم نسوز ماده ای می باشد که از مقاومت بسیار بالایی در برابر حرارت برخوردار است. این ماده از طریق انتقال حرارت میان سازه های دیگر خراب نمی شود. از طرفی می‌توان آن را برای ساخت قطعاتی که نیاز به مقاومت بالا در برابر حرارت دارند نیز مورد استفاده قرار داد. استفاده به عنوان پوشش کوره های پخت مواد از دیگر کاربردهای این ماده محسوب می شود. به طور کلی جرم های نسوز را می توان بر اساس ترکیبات شیمیایی و ساختار آن ها به 3 دسته اصلی تقسیم بندی نمود. این دسته بندی شامل جرم های نسوز شنی، اسیدی و جرم های نسوز با کاربردهای خاص و ویژه (جرم های نسوز الکتریکی و … ) می شود.
مزایا و مشخصات جرم نسوز کدام است؟
جرم نسوز دارای مشخصات و مزایای فوق العاده ای می باشد که شناخت آن ها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. از مهم ترین مزایا و مشخصات آن ها می توان به موارد زیر اشاره داشت:
- استحکام فشاری فوق العاده بالا و مقاومت خمشی ایده آل از ابتدایی ترین مشخصات جرم های نسوز محسوب می شوند.
- از دیگر مشخصات جرم های نسوز می توان به مقاومت در برابر سایش و اجرای آسان اشاره کرد.
- مقاومت در برابر خوردگی و همچنین داشتن خواص ژئولوژیکی از دیگر مشخصه های این ماده شناخته می شوند.
- جرم‌های نسوز به دلیل عدم نیاز به پخت تولید و فرآیند شکل دهی، دارای قیمت مقرون به صرفه و مناسبی هستند.
- از طرفی این جرم ها از سیستم های نگهدارنده متنوعی برخوردارند و به همین دلیل می توان برای ساخت لایه های قدرتمندتر و بزرگ تر نیز از آن ها استفاده نمود.
- ترمومکانیکی ایده آل و همچنین مقاومت بالا نسبت به شوک حرارتی نیز جزو مشخصات انواع جرم نسوز می باشند.
- جرم های نسوز در کوره هایی که با ساختار هندسی پیچیده ساخته شده اند، راحت تر از آجرهای نسوز نصب می شوند.
- جرم های نسوز را می توان به شکل یکپارچه نصب نمود. به همین دلیل می توان آن ها را به عنوان یک عایق ایده آل در برابر نفوذ گاز و حرارت به داخل یا بیرون کوره در نظر گرفت.
- لایه هایی که با استفاده از جرم نسوز ساخته می شوند نسبت به آجرهای نسوز از مقاومت بیشتری برخوردار هستند. (حتی زمانی که لایه های ساخته شده نازک تر هستند نیز این موضوع صادق است.)
- جرم های نسوز در دمای فوق العاده بالا نیز خواص شیمیایی و فیزیکی خود را حفظ می نمایند.
- مقاومت بالای جرم نسوز در برابر شرایط اسیدی و حرارت موجب شده تا خسارت های ناشی از افزایش حرارت به میزان قابل توجهی کاهش یابد.
چرا استفاده از جرم نسوز در صنایع مختلف از اهمیت بالایی برخوردار است؟
همانطور که پیش تر به آن اشاره شد جرم نسوز از مقاومت بسیار بالایی در برابر مواد اسیدی و حرارت برخوردار است. همین موضوع موجب می شود تا در شرایط مختلف اشتعال ناپذیر باشد و خسارت های ناشی از حرارت را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. نکته قابل توجه این است که نمی توان جایگزین مناسبی برای این ماده در صنایع مختلف مانند سیمان، فولاد، بنزین، سرامیک، آهن و … پیدا نمود. به همین دلیل استفاده از آن در صنایع مختلف برای حفظ عملکرد آن ها ضروری است. جرم های نسوز می توانند در فرآیند بیشتر از 1000 درجه سانتی گراد نیز کاربرد داشته باشند. بنابراین با توجه به نیازهای شیمیایی، مکانیکی و حرارتی نیازمند آماده سازی های خاصی می باشند.
جرم نسوز موجب می شود تا تمامی واکنش دهنده ها در فرآیندهایی که انرژی حرارتی بالایی دارند، بتوانند موثر عمل کنند. از طرفی این ماده در تمامی صنایع مختلف به پیشگیری از هدررفت حرارت کمک می کند. با توجه به این موضوع امکان بروز حریق را نیز به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. به همین دلیل است که در آماده سازی کوره ها از جرم های نسوز استفاده می شود. به طور کلی در هر نوع صنعت که در معرض حرارت بالا قرار دارد، استفاده از جرم های نسوز الزامی است.
آشنایی با مهمترین کاربردهای جرم نسوز
جرم نسوز در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد که مهم ترین آن ها ساخت کوره های صنعتی، شیشه و سرامیک، صنایع مرتبط با انواع فلزات، پتروشیمی و سیمان است. این ماده شامل خاک اسپینل، سیلیسی، جرم آلومینایی، جرم روکش تاندیش و است. به همین دلیل به منظور نسوز کاری انواع کوره های القایی، تاندیش ها، پاتیل ها و همچنین بلوک های کوره مورد استفاده قرار می گیرد. با این وجود اکثریت کاربرد جرم های نسوز به صنایع فولاد مرتبط می شود. به طور کلی اگر بخواهیم تمامی موارد استفاده از جرم های نسوز را معرفی کنیم، باید بگوییم که:
- ساخت کوره های تونلی و محفظه ای مورد استفاده در سرامیک سازی
- ساخت کوره های تصفیه، عملیات حرارتی، گاززدایی، الکتریکی، نورد و مبدل های کاربردی در صنعت فولادسازی
- تهیه کوره های بلند، برقی، میکسرهای چدنی و همچنین واگن های قطار مورد استفاده در صنعت فولاد
- ساخت انواع دیگ های بخار، کوره های بنزینی و کوره های اتان در صنایع پتروشیمی
- تهیه مبدل های حرارتی، کوره های دوار، هودهای کوره ای و همچنین خنک کننده های صنعت سیمان سازی
- ساخت انواع کوره های آلومینیومی و سرمی، ذوب مس، پخت و دیگر کوره های صنعت فلزات
- صنایع دیگری مانند ریخته گری، ضایعات، خودروسازی، نیروگاه، آلومینیوم سازی، هوافضا و … نیز از جرم نسوز استفاده می نمایند.
دسته بندی های رایج جرم نسوز
جرم نسوز را می توان بر اساس معیارهای مختلف به دسته بندی های متعددی تقسیم بندی نمود:
-
دسته بندی جرم نسوز بر اساس ترکیبات تشکیل دهنده
انواع جرم های نسوز با توجه به ترکیبات تشکیل دهنده آن ها به 5 دسته تقسیم بندی می شوند. جرم های نسوز زیرکونیایی، سرامیکی، سیلیکاتی، کرومی و آلومینایی از متداول ترین انواع آن ها بر اساس ترکیبات تشکیل دهنده هستند. هر کدام از این جرم ها دارای ویژگی خاصی می باشند که با توجه به آن در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.
-
دسته بندی جرم نسوز بر اساس خواص شیمیایی
انواع جرم نسوز را می توان با توجه به خواص شیمیایی آن ها نیز دسته بندی نمود. به طور کلی جرم های نسوز بر اساس خواص شیمیایی آن ها در سه نوع اسیدی، بازی و خنثی مورد استفاده قرار می گیرند. این دسته بندی با در نظر گرفتن واکنش ها و فرآیند آن ها در برابر حرارت بالا انجام می شود.
-
دسته بندی جرم نسوز بر اساس روش مصرف
جرم های نسوز را با توجه به نحوه مصرف آن ها نیز می توان به انواع ریختنی، کوبیدنی و پاشیدنی دسته بندی نمود. روش مصرف جرم ها با در نظر گرفتن صنایع مورد نظر انتخاب می شود. توجه داشته باشید که ساختار اولیه هر کدام از این جرم های نسوز نیز با یکدیگر متفاوت است.
دسته بندی انواع جرم نسوز بر اساس خواص شیمیایی
- جرم‌های نسوز اسیدی
جرم نسوز اسیدی زمانی که شرایط مورد نظر اسیدی باشد، بهترین انتخاب محسوب می شود. این نوع از جرم های نسوز معمولا در شرایط اسیدی ساختار و شکل خود را حفظ می نمایند. در ساختار آن ها نیز از سیلیس و یا رس استفاده می شود که دارای خاصیت اسیدی می باشند. از مهم ترین کاربردهای این نوع از جرم های نسوز می توان به ساخت کوره های القایی در صنعت فولادسازی اشاره نمود.
- جرم‌های نسوز بازی
این نوع از جرم های نسوز نیز در دسته بازها قرار گرفته و برای استفاده در محیط های بازی یا قلیایی انتخاب مناسبی می باشند. منیزیم- کلسیم، دولومیت، فورستریت- کرومیت، دولومیت- کلسیم و منیزیت- دولومیت از جمله ترکیبات این جرم های نسوز می باشند. نکته قابل توجه این است که این ماده نسوز در برابر محیط های قلیایی مقاوم بوده و دچار آسیب دیدگی نمی شود.
- جرم های نسوز خنثی
جرم نسوز خنثی نوع دیگری از جرم های نسوز بر اساس ترکیبات شیمیایی آن ها هستند که می توانند در محیط های قلیایی و بازی ساختار و مقاومت خود را حفظ نمایند. به همین دلیل است که انواع جرم های خنثی را می توان در صنایع مختلف مورد استفاده قرار داد. آلومینا، اکسید کروم و کربن از ترکیبات اصلی این نوع از جرم های نسوز محسوب می شوند.
دسته بندی انواع جرم نسوز بر اساس ترکیبات تشکیل دهنده
- جرم نسوز سیمانی
یکی از محبوب ترین نوع جرم های نسوز، نوع سیمانی می باشد که تشکیل شده از سیمان های کلسیم آلومینی، سیمان های دارای اکسید آهن و … است که به دو دسته کم سیمان (5 تا 10 درصد سیمان) و پرسیمان (30 تا 40 درصد سیمان) تقسیم بندی می شوند که هر کدام از آن ها دارای ویژگی های خاصی می باشند. از نوع پرسیمان به دلیل سختی بسیار بالایی که دارد در کوره ذوب، سازه های آتش بندی، پخت قطعات فولادی و همچنین عایق های حرارتی استفاده می گردد.
- جرم نسوز سیلیسی
این نوع از جرم های نسوز با نام سیلیکاتی یا سیلیسی نیز شناخته می شوند زیرا ساختار آن ها دارای ترکیبات سیلیس می باشد. سیلیکات آلومینیوم و منگنز نیز از دیگر مواد اصلی در این جرم ها محسوب می شوند. معمولا نوع سیلیسی در ساخت کوره های سرامیکی و همچنین فولادسازی بسیار کاربردی می باشد. از طرفی این جرم ها در کوره های القایی نیز به طور متوسط مورد استفاده قرار می گیرند.
- جرم نسوز آلومینایی
نوع دیگری از جرم های نسوز با توجه به ترکیبات آن ها نوع آلومینایی است. این نوع جرم نسوز تشکیل شده از آلومینا و کاربید سیلیسیم می باشد. قیمت بسیار ارزان در کنار دسترسی سریع به این محصول موجب محبوبیت آن در صنایع فولاد، شیشه سازی، ریخته گری و … شده است.
- جرم نسوز منیزیتی
نوع منیزیت نیز دیگر انواع جرم های نسوز است که از مواد نسوز منیزیت تشکیل شده و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. از مهم ترین ویژگی های این نوع نسوز می توان به مقاومت در برابر شوک حرارتی و خوردگی و همچنین طول عمر بالای آن اشاره داشت. از این ماده معمولا در ساخت کوره فولاد کربن و همچنین تعمیر فولاد منگنز و ضد زنگ استفاده می شود.
دسته بندی انواع جرم نسوز بر اساس روش مصرف
- جرم نسوز ریختنی
این نوع جرم نسوز بی شکل بوده و معمولا دارای ترکیبات آلومینات و سیلیکات می باشد. مقاومت حرارتی بالا آن موجب شده تا در کوره ها با حرارت بالا مورد استفاده قرار گیرند. این جرم ها در دو نوع سبک و سنگین می باشند و معمولا به عنوان عایق به کار برده می شوند. سهولت در نصب و قیمت مناسب از مهم ترین مزایای این نوع نسوزها بوده و انواع آن ها عبارتند از:
– معمولی یا CCR
– با سیمان کم یا LCC
– با سیمان متوسط یا MCC
– با سیمان بسیار کم یا ULCC
– بدون سیمان یا NCC
- جرم نسوز پاشیدنی
جرم های نسوز پاشیدنی یا گانینگ که با نام پاششی نیز شناخته می شوند پودری شکل یا خمیری می‌باشد. این جرم ها دارای سه نوع آلومینایی، شاموتی و منیزیتی هستند. شاموتی در صنایع پتروشیمی، فولاد و سیمان به عنوان عایق بر روی جداره کوره کاربرد دارد. آلومینایی و منیزیتی نیز در تعمیر دیوارهای کوره صنعتی، قوس الکتریکی و سایر کوره‌ها مورد استفاده قرار می گیرند.
- جرم نسوز کوبیدنی
جرم های نسوز کوبیدنی نیز بدون شکل بوده و در دمای فوق العاده بالا به روش کوبیدن سخت می شوند و در برابر سایش، فشار و خوردگی از مقاومت بالایی برخوردار است. این جرم ها نیز دارای سه نوع آلومینایی، منیزیتی و سیلیسی هستند. نوع منیزیتی به عنوان عایق حرارتی استفاده می شود. نوع آلومینایی نیز در صنعت سرامیک، فولاد و شیشه کاربرد دارد. در صنایع فولاد از جرم های سیلیسی کوبیدنی نیز استفاده می گردد.
- جرم نسوز پوششی
جرم های نسوز پوششی دارای مقدار زیادی آلومینا هستند و با توجه به مقاومت آن ها در شرایط مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. این جرم ها خاصیت چسبندگی داشته و در دمای بالای 1500 درجه سانتی گراد نیز ساختار خود را حفظ می نمایند. استفاده از این جرم ها به عنوان عایق حرارتی پیشرفته در صنایع فولاد و پتروشیمی و کویل‌های کوره القایی بسیار کاربردی می باشد.
نقش و اهمیت جرم نسوز در صنعت سیمان
جرم های نسوز در صنعت سیمان سازی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار هستند. به طور کلی محصولات قلیایی، آلومینای و مقاوم به قلیا در این صنعت به وفور مورد استفاده قرار می گیرند. از کاربردهای جرم های نسوز در صنعت سیمان می توان به استفاده در گریت کولر قسمت سرد، زیگمنت، مشغل، کوره، رایز داکت و … اشاره داشت.
نقش و اهمیت نقش جرم نسوز در صنعت صنعت پتروشیمی
صنعت پتروشیمی و نفت و گاز نیز از دیگر صنایع حساس و مهم کشور محسوب می شود که رعایت ایمنی و پیشگیری از حریق آن بسیار حائز اهمیت است. انواع جرم های نسوز در این صنعت می توانند به جلوگیری از اشتعال و حریق کمک کنند. به همین دلیل است که این ماده نسوز در صنعت پتروشیمی به عنوان یک عایق حرارتی مهم شناخته می شود. عایق کاری جداره مخازن، لوله ها، اتصالات، کوره ها و تجهیزات از مهم ترین کاربردهای این محصولات در پتروشیمی می باشند.
نقش و اهمیت جرم نسوز در صنعت صنایع آهن و فولاد
جالب است بدانید که بیشتر از دو سوم جرم نسوز در صنعت فولاد و آهن مورد استفاده قرار می گیرد. از مهم ترین کاربردهای این مواد نسوز در صنعت فولاد می توان به ساخت لایه های مختلف کوره فولاد اشاره داشت. از کوره های فولاد در معرض مواد مذاب و حرارت بسیار بالا قرار دارند. به همین دلیل جرم های نسوز می توانند از آن ها در برابر سایش، خوردگی و آسیب دیدگی محافظت نمایند. استفاده از این جرم ها منجر به افزایش بهره وری، پیشگیری از آلودگی کوره و همچنین حفظ کیفیت محصولات می گردد. معمولا برای تولید هر 1 تن فولاد باید از 10 تا 20 کیلوگرم ماده نسوز استفاده نمود.
نقش و اهمیت جرم نسوز در صنعت شیشه
صنعت شیشه از مهم ترین صنایع کشور ما محسوب می شود. با توجه به شرایط دمایی خاص در این صنعت استفاده از انواع جرم نسوز بسیار حائز اهمیت می باشد. به طور مثال در این صنعت از جرم های نسوز سیلیسی به وفور استفاده می شود. نوع آلومینا و همچنین منیزیت نیز در این صنعت مورد استفاده قرار می گیرند.
قیمت جرم نسوز چقدر است؟
با توجه به این موضوع که جرم های نسوز دارای انواع مختلف بر اساس دسته بندی های متنوع هستند، نمی توان قیمت مشخص و یکسانی را برای تمامی آن ها در نظر گرفت. به طور کلی عوامل متعددی وجود دارند که در تعیین قیمت هر کدام از انواع این جرم ها نقش دارند. از مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر قیمت جرم های نسوز می توان به موارد زیر اشاره داشت.
- نوع جرم نسوز
- گرید آن ها
- اندازه
- ظرفیت
- ویژگی های فنی
- شرکت سازنده
- نوسانات بازار
- تکنولوژی مورد استفاده در تهیه آن ها
