الطوب الحراري المضغوط مقابل الطوب المقولب

الطوب الحراري المضغوط مقابل الطوب المصبوب: ما الفرق؟

لا تقل أهمية فهم المادة المقاومة للحرارة نفسها عن كيفية تشكيلها. يحتاج المسبك الحديث إلى اختيار المقاومة للحرارة المناسبة - سواء المادية أو الشكل - للوظيفة المناسبة لضمان العملية المثلى.

مقدمة

صهر الطوب هي بعض من المواد العازلة الحرارية الأكثر استخداما في الصناعة اليوم. توفير حماية قيمة للأدوات والغلاف والآلات من الحرارة الزائدة المطلوبة لعملية التصنيع. الطوب هو الشكل المنطقي ، حيث يمكن تكديسها وربطها لتشكيل أي هيكل تقريبا ، سواء كان ذلك لتبطين الفرن أو الفرن أو التنديشي. تشمل الخيارات المستخدمة على نطاق واسع للمواد المقاومة للحرارة التي يتكون منها الطوب الألومينا والسيليكا والكروميت. يعتمد أداء هذه الطوب على عدد لا يحصى من العوامل بما في ذلك ، على سبيل المثال لا الحصر ، التركيب الكيميائي والمسامية والاستقرار الحراري. الطوب الحراري هو أمثلة على الحراريات "على شكل". (1،2،3) يعرف الطوب الحراري أيضا باسم الطوب الناري. ما إذا كان الطوب الحراري أساسيا أو محايدا أو حمضيا هو جانب أساسي في تركيب لبنة لتطبيق معين ، من بين جوانب أخرى.

عند التفكير في نوع أو شكل مادة أو طوب ، يحتاج المسبك الحديث إلى مراعاة العديد من العوامل. وتشمل هذه ، على سبيل المثال لا الحصر ، القوة البدنية ، والقدرة الحرارية ، ومقاومة الهجوم الكيميائي ، والتوحيد ، ومقاومة الانكماش أو التمدد ، وخصائص التقطيع ، ومدى جودة عازل الحراري. تميل المقاومة الكيميائية وخصائص التشكيل إلى أن تكون أكثر ارتباطا بهوية المقاومة للحرارة بدلا من ما إذا كانت قد تشكلت في لبنة عن طريق الضغط أو الصب ، مع كون عملية التشكيل لها تأثير أكثر أهمية على العوامل الأخرى.

$refractory-chromeflour1$

طرق الإنتاج النموذجية

طوب حراري مضغوط

الضغط على الطوب الحراري فكرة بسيطة. بعبارات أساسية ، يتم إنتاج المادة المقاومة للحرارة وقبل أن تتاح لها فرصة المعالجة (أو يتم علاجها عن طريق تطبيق الحرارة) ، يتم إجبارها من خلال دليل في عملية تشبه البثق ، أو يتم قطعها في عملية تماما مثل قاطع ملفات تعريف الارتباط. قد تستخدم هذه الطرق الضغط العالي أو الضغط الهيدروليكي لتحقيق النتيجة النهائية. نشأت طريقة الضغط لأن التشكيل اليدوي للمواد العازلة كان شاقا ومكلفا (4).

هناك العديد من الخصائص التي يجب تحقيقها لضمان مادة طوب معينة مناسبة تماما لطريقة الضغط ، كما في الجدول أدناه (5):

جودة	التفاصيل
الرطوبه	يمكن أن تتراوح من حوالي 6 إلى 12٪ ماء بالكتلة. تتم إضافة الماء المطلوب للضغط بواسطة الآلات ، لذلك لا يلزم استخدام الطين الرطب الطازج.
حجم الطحن	يجب أن يكون حجم الجسيمات التي تدخل في معدات الضغط الجاف متسقا قدر الإمكان. يتم تحديد حجم الطحن بالضبط بواسطة المعدات ، ولكن تاريخيا كان الطين بحجم الطحن من 11 إلى 35 شبكة هو الأكثر استخداما.

هناك ، بشكل عام ، طريقتان أساسيتان للضغط: الضغط الجاف والضغط الساخن.

مزايا طريقة الضغط

يعود الفضل إلى طريقة الضغط على نطاق واسع في التحسينات في إنتاج طوب المواد المقاومة للحرارة ، خاصة فيما يتعلق ب (6):

السرعة والأتمتة
التوحيد
كلف
حياة المادة
هون

تدعي التطبيقات الأكثر حداثة لطريقة الضغط أن العملية أكثر كفاءة بسبب تقليل النفايات وأنظمة استعادة المواد الزائدة ، وإعادتها إلى عملية التصنيع (7). لا تتطلب طريقة الضغط أي تسخين خارجي ويتم إجراء العملية باستخدام الضغط الهيدروليكي ، والذي تستمد الطاقة عادة من الكهرباء. وبالتالي فإن الضغط هو خيار مناسب بيئيا.

بالمقارنة مع طرق التشكيل التقليدية للطوب الطيني ، يتم تقليل التشقق بنسبة 35٪ ويتم تقليل تغير الحجم عند إطلاق النار بنسبة 45٪ والمسامية أكبر بمقدار النصف تقريبا (8).

الضغط الجاف

يستمر الضغط الجاف في درجة الحرارة المحيطة ويستخدم الكباش الهيدروليكية لإجبار المواد المقاومة للحرارة على قالب يتمركز على طاولة تحتوي على تجاويف. يتم تغذية القالب من صندوق شاحن موجود أعلى أو على الجانب ، مما يضمن خلط المادة وتكوينها بشكل صحيح.

تعد وظيفة صندوق الشاحن ضرورية للوظيفة لأنه بدون التجانس الذي يوفره الخلط الدقيق والفعال للصندوق ، سيكون ملء القوالب غير فعال وبالتالي يتم اختراق عملية الصب الشاملة.

عندما يتم تطبيق الضغط ، من الأهمية بمكان أن يتم تطبيقه بالتساوي. غالبا ما تستخدم الضغوط التي تتجاوز 300 إلى 450 بار. "صدع الضغط" هو ظاهرة في قولبة الضغط العالي حيث تؤدي المستويات العالية من اللدونة في المادة إلى انقسامها عند تطبيق الضغط - على الرغم من أن إضافة كميات صغيرة من المواد المكلسة و / أو grog يمكن أن تخفف من ذلك ، كما يمكن تطبيق أطول (وإن كان أبطأ) للضغط. أفضل لبنة حرارية تنتجها هذه الطريقة هي تلك المصنوعة عند أعلى ضغط.

$refractory-glasspowder1$

الضغط الساخن

الضغط الساخن هو عملية خاصة تم تطويرها في الأصل بواسطة Union Carbide (الآن شركة Dow Chemical Company) ، للطوب الحراري ذي المحتويات الكربونية العالية باستخدام مواد رابطة عضوية مختلفة. يتم دمج الخليط كما هو الحال في عملية الضغط البارد ، ولكن عندما يصل إلى القالب يتم ضغطه (كما كان من قبل) وبعد ذلك يمر تيار كهربائي من خلاله. تؤدي هذه الزيادة في درجة الحرارة والضغط بسرعة إلى تطاير المواد الرابطة. يتم احتجاز المركبات العضوية الغازية الآن بواسطة المكبس الهيدروليكي ويتم إغلاق المسام التي تتشكل حولها تماما بسبب الضغط. وهذا يخلق صهرا غنيا بالكربون غير منفذ أقل نفاذية بنحو 100 مرة مما لو تم تصنيع نفس الطوب باستخدام أنظمة القولبة التقليدية ثم الخبز. ميزة أخرى لذلك هي أن الحراريات الغنية بالكربون المضغوطة على الساخن تتفوق قليلا على الحراريات التقليدية ، عن طريق ارتفاع درجة حرارة الخدمة بمقدار 200 درجة مئوية (9).

طوب حراري مصبوب

الطريقة المصبوبة هي تقدم منطقي من الطوب المصبوب يدويا ، على غرار إنتاج الطوب الطيني التقليدي. القولبة هي الطريقة المعاصرة الشائعة الأخرى لتشكيل المواد المقاومة للحرارة. توصف هذه المواد أيضا باسم "المسبوكات المقاومة للحرارة" ، وتتشكل عندما يتم سكب المواد المقاومة للحرارة المعالجة مسبقا في نوع من القوالب التي تحمل الشكل والحجم المطلوبين للمنتج النهائي ، حيث يسمح للمادة المقاومة للحرارة بالمعالجة في الموقع ويتم إزالتها في مرحلة لاحقة (10). اعتمادا على هوية القالب ، يمكن إعادة استخدامه أو التخلص منه بعد الاستخدام. بطبيعة الحال ، يفضل إعادة الاستخدام من الناحيتين الاقتصادية والبيئية. الطريقة المصبوبة هي المفتاح في إنتاج الحراريات المتجانسة ، أي تلك التي هي من قطعة واحدة البناء المستمر ، والمطلوب بشكل خاص لتطبيقات الطلب الأعلى أداء.

باختصار ، تستمر العملية عن طريق وضع المواد الحرارية المختلطة بشكل موحد في قالب مصنوع عادة من الفولاذ. تترك المادة للمعالجة في القالب لفترات طويلة من الزمن ، مع 24 ساعة على الأقل شائعة (11). عند إطلاقها من القالب ، يتم إطلاق المادة كما لو كانت أي نوع آخر من المواد المقاومة للحرارة. ومن المثير للاهتمام ، أنه يمكن التحكم في درجة الحرارة والغلاف الجوي حول القالب ، مما يعني أنه يمكن تعديل خصائص مثل الرطوبة لتوفير نتائج نهائية معينة (12).

مزايا وعيوب الطريقة المصبوبة

الطريقة المصبوبة متسامحة على نطاق واسع مع أوسع مجموعة من المواد والمساميات ومحتويات الرطوبة. بسبب عدم وجود متطلبات الضغط ، فإن الطريقة المصبوبة أبسط من حيث البناء والتشغيل - وبالتالي تأتي بتكلفة أقل. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن بناء القوالب بأي شكل وحجم تقريبا ويمكن إعادة استخدامها (14). ومع ذلك ، بسبب عدم وجود قوى خارجية ، تستغرق الطريقة المصبوبة وقتا أطول من الطريقة المضغوطة.

$refractory-cat3$

أيهما أكثر ملاءمة؟

تتمتع كل من الحراريات المضغوطة والمقولبة بمزاياها ، وبالتالي ، بطبيعة الحال ، يجب مراعاة حالة الاستخدام المحددة ، إلى جانب أي مطالب مفروضة على الإنتاج من خلال الموارد المتاحة ، والحاجة إلى الأتمتة ، وما إلى ذلك. الميزة المشتركة لكلتا الطريقتين هي السرعة النسبية مقارنة بصنع الطوب يدويا والشكل والحجم والتشطيب المتسق (13).

تجدر الإشارة إلى أن تشكيل الشكل - عن طريق الضغط أو عن طريق القولبة - ليس سوى جزء من المحادثة حول اختيار وتصميم مادة مقاومة للحرارة. كيف يتم علاج المواد لا يقل أهمية ، أي في أي درجة حرارة وإلى متى. علاوة على ذلك ، يهتم الضغط والقولبة في المقام الأول بإنتاج الطوب ، بما في ذلك المتراصة - وجزء فقط من القصة للمعاجين المقاومة للحرارة والمنتجات المركبة الأخرى.

موجز

الطوب الحراري عبارة عن كتل من السيراميك عالي المقاومة للحرارة أو المواد الشبيهة بالسيراميك ، وتتكون في الغالب من مواد مقاومة للحرارة مثل السيليكا أو الكروميت
يجد هذا الطوب استخداما واسعا في الصناعة ، من بطانات التونديش في الصب المستمر إلى طوب النار للأفران
يتم تصنيع الطوب بشكل أساسي إما بطريقة مصبوبة أو مضغوطة ، اعتمادا على نتيجة الطوب الحراري المرغوبة
تتمتع كلتا طريقتي الإنتاج بمزايا كبيرة على التشكيل اليدوي ، خاصة من حيث السرعة والاتساق ، حيث تكون عملية الضغط أسرع
الضغط الهيدروليكي المستخدم لضغط مادة الطوب غير المعالجة في قالب ، والذي يتم إطلاقه لاحقا. تشمل المزايا السرعة والتوحيد وخصائص المسامية الأفضل. الضغط الساخن هو مجموعة فرعية ، وهي ملكية خاصة إلى حد كبير بطبيعتها واستخدامها
عملية التشكيل فعالة وموثوقة ، وإن كانت أبطأ من طريقة الضغط. إنه متسامح على نطاق واسع مع العديد من المواد

مراجع

1 دبليو إي لي و دبليو إم رينفورث ، الهياكل المجهرية الخزفية - التحكم في الممتلكات عن طريق المعالجة ، تشابمان وهول ، لندن ، 1994

2 ك. ماتوسموتو ، الكيمياء. Abst., 1963، 59، 3626

3 تي آر ليمان و دبليو جي ريس ، عبر. (سيرام) شركه نفط الجنوب. 1937، 36، 110
4 F. C. Steimke ، أطروحة البكالوريوس ، كلية المناجم بجامعة ميسوري ، 1941

5 US1911152 براءات الاختراع الأمريكية ، 1929

6 إ. هاجر ، ج. (سيرام) شركه نفط الجنوب., 1925, 8. 122

7 CN2312120Y براءات الاختراع الصينية، 1996

8 ج. ه. كروسون و سي إيه سميث ، ج. (سيرام) شركه نفط الجنوب., 1925, 8, 829

9 C. Schacht (محرر) ، دليل الحراريات ، مطبعة CRC ، بوكا راتون ، الولايات المتحدة ، 2004

10 أ. م. جاربرز كريج ، ج. س. عفر. معاهد. تعدين المعادن., 2008, 108, 491

11 دبليو إن دوس سانتوس ، J. Eur. (سيرام) شركه نفط الجنوب., 2003, 23, 745
12 أ. ف. غروبيانوف ، الانكسار. والصناعة. (سيرام), 2009, 50, 198

14 ج. ماكميكان ، ج. مهندسون، 1920، 1، 380

13 جي دي جيلكريست (محرر) ، أفران الوقود والحراريات ، بيرغامون ، أكسفورد ، 1977

الطوب الحراري المضغوط مقابل الطوب المصبوب: ما الفرق؟

الطوب الحراري المضغوط مقابل الطوب المصبوب: ما الفرق؟

مقدمة