Refractory materials are materials that break down by heat, pressure, or chemical attack and retain high strength and form at temperatures where they occur. Refractory materials are polycrystalline, multiphase, inorganic, non-metallic, porous and heterogeneous. They are usually composed of oxides or non-oxides (such as carbides, nitrides, etc.) of the following materials: silicon, aluminum, magnesium, calcium, and zirconium. Some metals with melting points >1850 درجه، مانند نیوبیم، کروم، زیرکونیوم، تنگستن، تانتالیوم و غیره نیز مواد نسوز در نظر گرفته می شوند.
مواد نسوز در کوره ها، کوره ها، زباله سوزها و راکتورها استفاده می شود. نسوزها همچنین در ساخت بوته ها و قالب ها برای ریخته گری شیشه و فلز و در پوشش سیستم های فیوز برای سازه های پرتاب موشک استفاده می شوند. امروزه در صنعت فولاد و صنعت ریخته گری فلزات تقریباً 60 درصد از کل مواد نسوز استفاده می شود.
ویژگی های مواد نسوز
مواد نسوز باید از نظر شیمیایی و فیزیکی در دماهای بالا پایدار باشند. بسته به محیط عملیاتی، آنها باید در برابر شوک حرارتی مقاوم باشند، از نظر شیمیایی بی اثر باشند و/یا محدوده خاصی از هدایت حرارتی و ضریب انبساط حرارتی داشته باشند.
اکسیدهای آلومینیوم (اکسید آلومینیوم)، سیلیکون (سیلیکا) و منیزیم (اکسید منیزیم) مهمترین مواد مورد استفاده در ساخت دیرگدازها هستند. اکسید دیگری که معمولا در مواد نسوز یافت می شود، اکسید کلسیم (آهک) است. خاک رس نسوز نیز به طور گسترده در ساخت مواد نسوز استفاده می شود.
مواد نسوز باید بر اساس شرایطی که با آن مواجه خواهند شد انتخاب شوند. برخی از کاربردها به مواد نسوز خاصی نیاز دارند. زیرکونیا زمانی استفاده می شود که ماده باید در برابر درجه حرارت بسیار بالا مقاومت کند. کاربید سیلیکون و کربن (گرافیت) دو ماده نسوز دیگر هستند که در برخی از شرایط دمایی بسیار سخت مورد استفاده قرار میگیرند، اما نمیتوانند با اکسیژن تماس پیدا کنند زیرا اکسید میشوند و میسوزند.
ترکیبات دوتایی مانند کاربید تنگستن یا نیترید بور می توانند بسیار نسوز باشند. کربنیت نسوزترین ترکیب دوتایی شناخته شده با نقطه ذوب 3890 درجه است. ترکیب سه تایی تانتالیوم-کاربید هافنیوم دارای یکی از بالاترین نقطه ذوب در بین تمام ترکیبات شناخته شده است (4215 درجه).
مواد نسوز را می توان برای عملکردهای زیر استفاده کرد:
به عنوان یک مانع حرارتی بین محیط حرارتی و دیواره ظرف عمل می کند
تحمل فشار فیزیکی و جلوگیری از فرسایش محیط حرارتی دیواره ظرف
ضد خوردگی
عایق حرارتی ارائه دهید
دیرگدازها کاربردهای مفید مختلفی دارند. در صنعت متالورژی، از مواد نسوز برای خط کشی کوره ها، کوره ها، راکتورها و سایر ظروف که حاوی و انتقال مواد داغ مانند فلزات و سرباره هستند استفاده می شود. دیرگدازها کاربردهای دمای بالا دیگری مانند هیترهای احتراق، ریفرمرهای هیدروژنی، ریفرمرهای اولیه و ثانویه آمونیاکی، کورههای کراکینگ، بویلرهای تاسیساتی، واحدهای کراکینگ کاتالیزوری، بخاریهای هوا و کورههای گوگردی دارند.
