سیمان آلومینات کلسیم (CA) به عنوان مهم‌ترین عامل اتصال هیدرولیکی در ساخت جرم‌های نسوز ریختنی استفاده می‌شود. استفاده از سیمان‌های CA دردهه‌ی 1920 در آمریکا آغاز شد. در ابتدا بیشتر جرم‌های نسوز ریختنی مثل سیمان پرتلند، در محل کار، مخلوط می‌شدند. برای اولین بار در دهه‌ی 1950 سیمان آلومینات کلسیمی با خلوص بالا معرفی شد و استفاده از آنها در جرم‌های ریختنی نسوز برای کاربرد در دماهای بالا گسترش یافت.
سیمان آلومینات کلسیم استحکام بالایی را در مدت زمان 6 تا 24 ساعت بعد از نصب، ایجاد می‌کند و عامل ایجاد گیرش اولیه‌ای است که به مصرف‌کننده اجازه مي‌دهد که در مدت زمان کوتاهی پس از نصب، سیستم را به فعالیت عادی خود باز‌گرداند. سیمان‌های آلومینات کلسیم بسته به خلوص بوکسیت استفاده شده در آنها، تحمل دمایی در بازه‌ی 1450 تا 1850 از خود نشان می‌دهند.
استحکام جرم‌های نسوز ریختنی ساخته شده با سیمان آلومینایی، طی 24 ساعت به 70٪ -80٪ مقدار نهایی خود می‌رسد، در صورتیکه سیمان پرتلند معمولی به زمانی حدود ۲۸ روز برای همین مقدار استحکام نیاز دارد.
استحکام خشک جرم‌های نسوز ریختنی به سه عامل بستگی دارد :
نسبت مناسب آب در هنگام نصب
شرایط مناسب برای ایجاد فازهای هیدراته مورد نظر
اعمال روند حرارت‌دهی یکنواخت و کنترل شده.
عوامل فوق دارای اثرات بسزایی بر روی عمر کاری و عملکرد جرم نسوز ریختنی دارد. در صورتیکه روند نصب جرم نسوز نادرست باشد، جرم دچار افت خواص فیزیکی می‌شود و این افت خواص در اثر کیورینگ ضعیف و حرارت دادن غیریکنواخت، تشدید می‌شود.
چرا تقسیم بندی بر اساس سیمان مهم است؟
دسته‌بندی جرم‌های نسوز آلومیناسیلیکات بر اساس مقدار سیمان آلومینات کلسیم (CAC) موجود در آنها، یک اصل کلیدی در مهندسی این مواد به شمار می‌رود. فاکتور‌هایی از قبیل مقاومت حرارتی، تخلخل و استحکام مکانیکی به صورت مستقیم تحت تاثیر مقدار CAC موجود در این نوع جرم‌ها می‌باشند. همینطور شرایط محل نصب مانند دمای کاری، مدت‌زمان محدود تعمیرات و محیط‌های خاص شیمیایی حاکم بر محل مصرف نیز ما را به سمت انتخاب جرم نسوز بر اساس این نوع دسته بندی سوق می‌دهد.
یک فاکتور بسیار مهم و تعیین کننده در اختلاط و عملکرد نهایی جرم‌های نسوز آلومیناسیلیکلات، مقدار آب مجاز قابل استفاده در این نوع جرم‌های نسوز است. هر چه مقدار این آب کمتر باشد، ریسک ترک‌خوردگی هنگام خروج آب و همچنین تشکیل فاز شیشه‌ای را کاهش می‌دهد. این کم بودن میزان آب نیز رابطه مستقیم با مقدار سیمان موجود در این نوع جرم‌ها دارد.
قابل ذکر است که این دسته بندی در پیش‌بینی و برآورد هزینه‌ی پروژه نیز کمک زیادی به ما می‌کند. چرا که جرم‌های نسوز پرسیمان، سیمان متوسط، کم سیمان و بدون سیمان از نظر قیمت تمام شده با یکدیگر متفاوت هستند و آگاهی از این موضوع، به تصمیم‌گیری ما در انتخاب نوع نسوز، کمک شایانی می‌کند.
کدام نوع را انتخاب کنیم؟
کدام نوع را انتخاب کنیم؟
در اینجا به جمع بندی مهم‌ترین نکات جرم‌های آلومیناسیلیکات بر اساس این نوع دسته بندی می‌پردازیم که می‌تواند در تصمیم‌گیری برای انتخاب نوع جرم نسوز یاری‌دهنده باشد.
جرم پرسیمان (CC) Conventional Castable
نقاط قوت :
کارپذیری عالی: به راحتی ریخته می‌شود و نیاز به ویبره‌ی زیادی ندارد.
استحکام اولیه بالا: گیرش اولیه سریع که موجب می‌شود در زمان کوتاهی قابل بهره‌برداری باشند.
خشک‌کردن آسان: حساسیت کمتری به ترک خوردن در حین خشک‌کردن دارند.
نقاط ضعف:
تخلخل بالا: نفوذپذیری زیادی در برابر سرباره و گازهای خورنده دارند.
چرا تقسیم بندی بر اساس سیمان مهم است؟
جرم مدیوم سیمان (MCC) Medium Cement Castable
نقاط قوت :
کارپذیری عالی: راحت‌تر از جرم‌های کم‌سیمان ریخته می‌شود و به ویبره‌ی کمتری نیاز دارد.
استحکام اولیه بالا: گیرش اولیه سریع که موجب می‌شود در زمان کوتاهی قابل بهره‌برداری باشند.
خشک‌کردن آسان: در مقایسه با جرم‌های کم سیمان، حساسیت کمتری به ترک خوردن در حین خشک‌کردن دارند.
نقاط ضعف:
تخلخل نسبتا بالا: نسبت به جرم‌های کم سیمان، نفوذپذیری بیشتری در برابر سرباره و گازهای خورنده دارند.
جرم کم سیمان (LCC) Low Cement Castabl
نقاط قوت :
تعادل عالی در خواص : بهترین ترکیب از کارپذیری، استحکام و مقاومت حرارتی را ارائه می‌دهد.
مقاومت به شوک حرارتی: در برابر گرم و سرد شدن‌های مکرر بسیار مقاوم هستند.
مقاومت به سایش و سرباره: به دلیل تخلخل پایین‌تر، در برابر حمله شیمیایی مقاوم‌ترند.
مقرون‌به‌صرفه : نسبت به جرم‌های فوق کم‌سیمان( ULCC ) هزینه تولید کمتری دارند.
نقاط ضعف :
نیاز به ویبره: برای تراکم و رسیدن به خواص مطلوب، به ویبره نیاز دارند.
حساسیت در خشک‌کردن: در مقایسه با جرم‌های با سیمان بیشتر، به برنامه خشک‌کردن کندتر و کنترل‌شده‌تری نیاز دارند.
جرم‌های فوق‌کم‌سیمان (ULCC) Ultra Low Cement Castable
نقاط قوت:
مقاومت حرارتی بسیار بالا: تا دمای ~1750°C مقاومت می‌کنند.
استحکام فوق‌العاده در دمای بالا: حفظ استحکام مکانیکی در دماهای بسیار بالا
مقاومت فوق‌العاده در برابر سرباره: در برابر مواد مذاب خورنده، بسیار متراکم و غیر قابل نفوذ عمل می‌کند.
تخلخل بسیار پایین: تخلخل بسیار پایین در حد قطعات پرس شده دارند.
نقاط ضعف:
هزینه تولید بالا: به دلیل استفاده از افزودنی‌های ریزدانه، گران‌قیمت هستند.
حساسیت بالا به خشک‌کردن اصولی: نیاز به برنامه‌ی خشک‌کردن بسیار کند، طولانی و دقیق (گاهی چندین روز) دارند.
کارپذیری کمتر: معمولاً غلیظ‌تر هستند و نیاز به ویبره قوی و حرفه‌ای دارند
جرم‌های بدون سیمان (Cement-Free Castables)
نقاط قوت:
بالاترین مقاومت حرارتی: حذف CaO منجر به عدم تشکیل فازهای با دمای ذوب پایین می‌شود (>1800°C).
مقاومت شیمیایی برتر: در شرایطی که نسوز در مجاورت سرباره‌های بسیار خورنده قرار دارد، مناسب‌ترین گزینه است.
تخلخل بسیار پایین: تخلخل بسیار پایین در حد قطعات پرس شده دارند.
سریع‌ترین زمان بهره‌برداری در دمای بالا: اگر تعمیرات در دمای بالا انجام شود این جرم بهترین انتخاب است؛ به این دلیل که در مقایسه با باقی دسته‌ها، کم‌ترین میزان آب را در ساختار خود دارد.
نقاط ضعف:
گران‌ترین گزینه: به دلیل استفاده از چسباننده‌های پیچیده به جای سیمان، هزینه تولید بالایی دارند.
استحکام سرد پایین: قبل از پخت اولیه، استحکام مکانیکی کمی دارند.
پیچیدگی در نصب: روش نصب آنها بسیار حساس و نیازمند تخصص بالا است.
بدون دیدگاه