خاک کوره القایی

خاک کوره القایی ( خاک نسوز سیلیسی )

رایج ترین خاک کوره القایی استفاده شده برای جداره ی کوره القایی، خاک نسوز سیلیسی است که ماهیت اسیدی دارد و معمولا از جرم نسوز سیلیسی ( جرم کوبیدنی ) با خلوص بالا تشکیل می شود.

از خاک کوره القایی برای ریخته گری ذوب آهن ، فولاد نرم و فولادهای آلیاژی گوناگون در کارگاههای ریخته گری و ساخت فولاد در کارخانه های کوچک فولاد با آهن اسفنجی استفاده می شود .

خاک نسوز سیلیسی برای ذوب فولادهای کربنی با مقدار کربن بیشتر از 0.1 % استفاده می شود .

خاک کوره القایی را با کلسینه کردن، خرد کردن و درجه بندی کوارتز بلورین سفید بدست می آید و حاوی              99% SiO2  می باشد.

خلوص کوارتزیت مهم است چرا که ناخالصی های موجود و پیش بینی نشده ای از فاز مایع را در ذمای بالا ایجاد میکند که منجر به کاهش مقاومت مکانیکی و شیمیایی خاک نسوز سیلیسی آستری می شود.

آستر کوره ( جداره کوره ) بخش مهمی از کوره القایی است عملکرد کوره مستقیما به عملکرد آستر آن مربوط است .

خاک نسوز سیلیسی که به خوبی کوبیده شده باشد و تثبیت شده است منجر به کارکرد روان کوره ، خروجی بهینه و کنترل خوب واکنش های متالوژیکی می شود.

روش خاک کوبی خاک کوره القایی متناسب با کوره به ظرفیت و طراحی کوره، روش کار در طول حرارت ایجاد شده و خروجی کوره بستگی دارد . برای عملکرد موفقیت آمیز و پایدار جداره کوره القایی، جوانب مهم عبارتند از :

  • استفاده از خاک نسوز سیلیسی با دانه بندی و کیفیت مناسب
  • روش خاک کوبی و آستر زنی دقیق و سیستماتیک
  • هماهنگی در شرایط کار

 

مشخصات و ویژگی های خاک کوره القایی ( خاک نسوز سیلیسی و… ) چیست؟

مشخصات جرم نسوز سیلیسی ( خاک کوره القایی ) لازم برای عمر مفید جداره کوره ( آستری ) شامل موارد زیر است :

  1. خواص حرارتی ، بدین معنا که باید توانایی تحمل تنشهایی که در چرخه های حرارتی در طول کار کوره گسترش می یابند را تحمل کند.
  2. خنثایی شیمیایی نسبت به فلز در حال ذوب
  3. استحکام ساختاری تحت شرایط کاری
  4. مقاومت به فرسایش بالا
  5. نصب آسان
  6. تعمیر پذیری آستر
  7. پیاده سازی آسان
  8. هزینه پایین و به صرفه

از طرفی تناسب خاک کوره القایی یک آستر کوره تحت شرایط مختلف مانند دمای کاری و فلز در حال ذوب و نوع سربارهی شکل گرفته و ظرفیت کوره دشوار است . با استفاده از آستر اسیدی ( خاک نسوز سیلیسی ، جرم نسوز سیلیسی ) و خنثی برای سربارهی اسیدی و خنثی با آستر بازی ( خاک اسیدی آلومینا  اسپینلی ) برای سرباره های بازی می توان به خنثایی شیمیایی نسبت به ذوب در دسترس دست یافت.

انتخاب خاک کوره القایی به چه صورت است؟

معمولا انتخاب دیرگداز برای آستر کوره بر پایه ی سرباره ی تولید شده در طول ذوب، استوار است. سه نوع خاک کوره القایی به عبارتند از :

  1. اسیدی ( خاک نسوز سیلیسی ، جرم نسوز سیلیسی )
  2. بازی
  3. خنثی

اگر سرباره حاوی مقدار زیادی اجزای اسیدی باشد، از یک آستری سیلیکا (SiO2 ) ( خاک نسوز سیلیسی ، جرم نسوز سیلیسی ) استفاده می شود. برای سرباره هایی با شاخص قلیایی ( بازی ) از آسترهای منیزیتی ( MgO ) استفاده می شوند.

خاک کوره القایی خنثی به گرایش جدیدی برای آستر در کوره القایی بدل شده است. جرم کوبیدنی دیرگدازی که برای آستر خنثی در کوره القایی استفاده می شود از مخلوط آلومینا ( Al2O3 ) و MgO زینتر شده ( آلومینا اسپینلی ) طبق یک فرآیند معین تشکیل می شود. چنین مخلوط هایی پیش از استفاده برای تخمین مقاومت به خوردگی و رفتار مکانیکی شان آزمایش می شوند.

ویژگی های جرم نسوز سیلیسی

به دلیل کلسیناسیون کوارتز ، SiO2 در حالت پایدار قرار دارد و تمایل به ورقه ورقه شدن نداشته همچنین منبسط و منقبض نمی شود سیلیکای کلسینه با خلوص بالا عمر آستری را طولانی تر میکند همچنین باعث می شود تا خواص مکانیکی یکسانی ایجاد شود .

خاک نسوز پرکاربردترین خاک کوره های القایی است چون مزایای زیر را دارد :

  • یک لایه متراکم زینتر شده در جداره کوره بوجود می آید که در تماس با مذاب است .
  • هدایت حرارتی جرم نسوز سیلیسی از سایر مواد دیرگداز کمتر است و اتلاف های حرارتی کمتری در مقایسه با سایر دیرگدازها دارد .
  • مقاومت خوبی نسبت به تغییر دما دارد .
  • چون ماده ی ارزانی است، هزینه آستر زنی کوره کم است.
  • به دلیل آماده سازی خشک خاک نسوز سیلیسی ، زمان گرمایشی و تفجوشی لازم، کوتاه است.
  • هزینه ویژه دیرگداز به ازای هر تن از فولاد حاصل، کم است .

خاک نسوز سیلیسی ( جرم نسوز سیلیسی ، خاک کوره القایی ) را می توان بدون خطر تا دمای کاری 1600 درجه سانتیگراد استفاده نمود و از نظر مقاومت به شوک های حرارتی به هر دو دیرگداز آلومینایی و منیزیایی برتری دارد.

اگرچه آستر سیلیکا مقاومت خوبی به شوک حرارتی دارد اما مقاومت کمی در برابر سرباره های ساخت فولاد دارد و باید از خاک آلومینا اسپینلی استفاده نمود.همچنین کنترل دما و نوع شارژ برای عمر آستری ضروری است .

دانه بندی های معمول جرم نسوز سیلیسی چگونه است؟

آستر فشرده تر منجر به استحکام و عمر بیشتر کوره می شود. فشردگی خاک کوره القایی به دانه بندی جرم نسوز سیلیسی بستگی دارد . این خاک باید به گونه ای باشد که کمترین فاصله باز بین ذرات وجود داشته باشد.

دانه بندی معمول خاک نسوز سیلیسی بین 0 تا 5 میلیمتر است . دانه بندی های دیگر نیز وجود دارد که بنا به درخواست مشتری قابل عرضه است. همچنین لازم است که توجه ویژه ای به تلورانس خاک ها شود چرا که اگر غیر یکنواختی بیش از مقدار لازم وجود داشته باشد تاثیر مخربی بر عملکرد آستر می گذارد.

بایندر اضافه شده به جرم نسوز سیلیسی چیست؟

برای اینکه جداره کوره در طول گرمایش بخوبی زینتر شود و استحکام بیشتری یابد، به خاک کوره القایی بایندر       ( افزودنی ) اضافه می کنند. این بایندر بوریک اسید است و به عنوان بایندر به خاک نسوز سیلیسی مخلوط می شود.

بوریک اسید با ذرات سیلیکا واکنش داده تا یک فاز شیشه ای با نقطه ذوب پایین تشکیل دهد و حفره های بین دانه های کوارتز را پر کند . افزودن مقدار مناسب از بوریک اسید برای عمر بهینه ی آستر بسیار مهم است این مقدار به موارد زیر بستگی دارد

  1. دمای بوته
  2. ترکیب شیمیایی جرم کوارتزیت
  3. ضخامت دیواره بوته