عنوان :

تحقیق دیرگدازهای کربنی و گرافیتی

تعداد صفحات : ۵۸

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

مقاله حاضر به تعریف ، انواع، کاربرد، تقسیم بندی دیرگداز، دیرگدازهای کربنی وگرافیتی، دیرگدازهای منیزیا – گرافیتی و مواد اولیه و خواص آن، دیرگدازهای کاربید سیلیسیم و کاربرد های آن، دیرگدازهای زیر کونیایی و دیرگدازهای حاوی زیر کونیا، دیرگدازهای بی شکل و مزایا و معایب آن و …. بحث می شود.

بطورعام ، دیرگدازبه ماده ای گفته می شودکه دربرابراثرات خورندۀ جامدات ، مایعات یاگازهادردمای بالا، مقاومت خوبی راازخودنشان می دهد

مجموعۀ سرامیکها و از جمله دیر گدازهای سرامیکی نقش مؤثری در پیشبرد اهداف صنعتی کشور دارند . یکی از مهمترین این دیر گدازها ، دیرگدازهای کاربید سیلیسیمی است . کاربید سیلیسیم ماده ای است حیاتی در صنعت با کاربردهای وسیع ، که تحقیقات گسترده ای برروی آن انجام گرفته است . این ماده به طرق مختلف تهیه می شود که محصول بستگی تام به روش تولید دارد . نام تجاری آن کاربوراندوم است .

خواص مکانیکی آن اعم از قدرت سایش ، استحکام شکست و رفتار ترمو مکانیکی در محدودۀ خوب تا عالی است . به همین دلیل در ساخت ساینده ها ، سنگهای ساب ، سرامیکهای مهندسی غیر اکسیدی ، ابزار برش و تراش و دیرگدازها به کار می رود . از نظر خواص دیرگدازی ، ماده ای است با درجه نسوزندگی بالا ، لذا درساخت غلتکهای سرامیکی نسوز ، تعداد زیادی از دیرگدازهای SIC با پیوندهای مختلف در صنایع سرامیک ، متالوژی و استخراخی به کار می رود .

کاربید سیلیسیم در صنایع سرامیک و متالوژی بیشترین کاربرد را دارد .

واژه های کلیدی: دیرگدازهای کربنی وگرافیتی، دیرگدازهای منیزیا – گرافیتی، دیرگدازهای کاربید سیلیسیم، دیرگدازهای بی شکل، دیرگدازهای زاک، دیرگدازهای منیزیا – زیرکونیا، دیرگدازهای شاموتی، دیرگدازهای سیلیمانیتی

فهرست مطالب

تعریف دیرگداز    ۵
انواع دیرگداز    ۵
کاربرد دیرگدازها    ۵
تقسیم بندی دیرگدازها    ۶
دیرگدازهای کربنی وگرافیتی    ۶
دیرگدازهای حاوی کربن و گرافیت    ۶
دیرگدازهای منیزیا – گرافیتی    ۷
مواد  اولیه مصرفی در دیر گدازهای منیزیا – گرافیتی    ۹
خواص دیرگدازهای منیزیا – گرافیت     ۱۰
نسوزهای آلومینا – گرافیتی    ۱۱
دیرگدازهای کاربید سیلیسیم :    ۱۲
کاربردهای کاربید سیلیسیم :    ۱۳
دیرگدازهای زیر کونیایی و دیرگدازهای حاوی زیر کونیا     ۱۴
ساختار و خواص اکسید زیرکونیم    ۱۴
منابع اولیه و روشهای تهیه زیرکونیا    ۱۵
دیرگدازهای زاک    ۱۶
مواد اولیه مصرفی در ساخت دیرگدازهای زاک     ۱۷
دیرگدازهای منیزیا – زیرکونیا    ۱۷
مواد اولیۀ مصرفی و نقش آنها    ۱۷
انواع دیرگدازهای منیزیا – زیرکونیا    ۱۸
دیرگدازهای زیرکونیا – مولیت    ۲۰
مواد اولیۀ مصرفی و فرایند ساخت    ۲۲
دیرگدازهای بی شکل ( دیرگدازهای یکپارچه )    ۲۲
مزایا و معایب دیرگدازهای بی شکل    ۲۴
مزایای دیرگدازهای بی شکل    ۲۴
معایب دیرگدازهای بی شکل    ۲۶
دیرگدازهای آلومینا سیلیکاتی    ۲۷
طبقه بندی دیر گدازهای آلومینو سیلیکاتی    ۲۸
بررسی انواع دیرگدازهای آلومینو سیلیکاتی    ۲۹
دیرگدازهای شاموتی    ۲۹
مواد اولیۀ مصرفی در دیرگدازهای شاموتی    ۲۹
آماده سازی مواد اولیه و شکل دادن دیرگدازهای شاموتی    ۳۱
تف جوشی دیرگدازهای شاموتی    ۳۳
فازهای پس از پخت در دیرگدازهای شاموتی    ۳۵
دیرگدازهای سیلیمانیتی    ۳۵
مواد اولیۀ مصرفی    ۳۶
فازها وخواص پس از پخت دیرگدازهای سیلیمانیتی    ۳۷
دیرگدازهای مولیتی ، بوکسیتی و کوراندومی ( مواد اولیه و تولید )    ۳۷
آلومینا و نقش آن در دیرگدازهای آلومینو سیلیکاتی    ۳۸
بوکسیت    ۴۱
تولید دیرگدازهای مولیتی    ۴۲
تولید دیرگدازهای بوکسیتی    ۴۳
تولید دیرگدازهای کوراندومی    ۴۴
فازهای پس از پخت و نقش آنها در دیرگدازهای آلومینو سیلیکاتی    ۴۵
نقش فاز مولیت    ۴۵
نقش فاز کوراندوم    ۴۸
نقش فاز شیشه ای    ۴۹
نقش فازهای سیلیسی ( کوارتز، تری دیمیت و کریستوبالیت )    ۵۰
مشکلات پخت دیرگدازهای آلومینو سیلیکاتی    ۵۰
خواص دیرگدازهای آلومینوسیلیکاتی    ۵۱
کنترل فاز شیشه ای    ۵۱
وزن مخصوص و تخلخل    ۵۲
استحکام فشاری سرد    ۵۳
مقاومت به سایش    ۵۳
دیرگدازی    ۵۳
استحکام فشاری گرم    ۵۳
ضریب انبساط حرارتی و شوک پذیری    ۵۴
تغییرات طولی پایدار    ۵۴
منابع    ۵۷

منابع

۱- میرهادی ، بهزاد، مواد دیرگداز، مرکزانتشارات دانشگاه علم وصنعت ایران ، بهمن ماه ۱۳۷۷

۲-  گروه مهندسی متالوژی دانشگاه صنعتی شریف ، دیرگدازها(انواع – خواص – کاربرد) ، انتشارات جهاددانشگاهی صنعتی شریف ،چاپ چهارم ، تابستان ۱۳۷۶

تعریف دیرگداز

بطورعام ، دیرگدازبه ماده ای گفته می شودکه دربرابراثرات خورندۀ جامدات ، مایعات یاگازهادردمای بالا، مقاومت خوبی راازخودنشان می دهد

انواع دیرگداز

مواددیرگداز،امروزه دارای کاربردهای بسیارزیادی هستند. کلیه صنایعی که درمرحله ای ازفرایندتولیدخودبادرجه حرارتهای بالاسروکاردارنداحتیاج به مواددیرگدازدارند.صنایع متالوژیکی ، صنایع شیشه وسرامیک ، صنایع هسته ای ، صنایع تولیدانرژی ، صنایع شیمیایی وغیره همگی نیازمندمواددیرگدازهستند.

به وجودآمدن کاربردهای وشرایط کارنوین ،تولیدمواد دیرگدازجدیدباخواص مناسب راالزام آورمی سازد. ازاین روصنعت ساخت وتولیدمواددیرگداز، صنعتی پویاودرحال گسترش وتحول بوده ودائماً درحال پدیدآوردن موادنوین باخواص مناسب ومطلوب می  باشد. مواددیرگدازجدیدی که هرروزبوجودمی آیندعلاوه برتحمل درجه حرارتهای بالامی توانندشرایط مختلف کاری ازجمله شوک حرارتی ،خوردگی ،سایش ، ضربات مکانیکی ،خزش وغیره رابه خوبی تحمل نمایند.

کاربرد دیرگدازها

درزمانهای بسیارقدیم جهت ساخت کوره هاواجاقهای حرارتی ازسنگهای طبیعی سیلیسی ، میکاشیت استفاده می شده است وامروزه دیرگدازهادرصنایع متالوژی مصرف بسیارزیادی نسبت به صنایع دیگردارندبطوریکه طبق آمارنشان داده شده امروزه حدود۶۰% ازکل دیرگدازهای تولیدی دردنیادرخدمت صنایع متالوژی است وبقیه درخدمت صنایع شیشه و سیمان وغیره بکارگرفته می شوند.

تقسیم بندی دیرگدازها

دیرگدازهارابراساس چندمبنای کلی می توان تقسیم بندی کرد:

معمولی – بالا- وعالی .

دیرگدازهای کربنی وگرافیتی

در سالهای اخیر تقاضا برای فولاد مرغوب افزایش یافته است . تکنیکهای متالورژی ثانویه و همچنین فرایندهای دمش ازبالا و پایین که در فرایندهای متالورژی کاربرد گسترده ای ندارد ، سبب شده است تا نیروی به هم زنندۀ مذاب افزایش یابد .در نتیجه براثر عواملی همچون دمای کاری زیادتر، عملیات طولانی تر ، زمانهای نگهداری بیشترو تهاجم شیمیایی و فیزیکی ، تنش ونیروهای اعمالی بر لایۀ دیرگداز وسیع تر شده است که منجر به تخریب زود هنگام دیرگدازهای مصرفی می شود . صنعت نسوز در پاسخ به این تقاضا و شرایط حاد کاربردی ، دیرگدازهای اکسید – کربن نظیر دیرگدازهای آلومینا – گرافیتی (AL2O3-) و منیزیا – گرافیتی (MGO- C) و چند دیرگداز دیگر را به بازار معرفی کرده است .

دیرگدازهای حاوی کربن و گرافیت

کربن با گرافیت می تواند همراه با بسیاری از سیستمهای دیرگداز سرامیکی به کار رود . شکل ۷ . ۵ طرحوارۀ پتانسیل به کار گیری آن را بامواد سرامیکی دیگر نشان می دهد . لازم به ذکر است که بسیاری از این سیستمها هنوز کاملاً مطالعه نشده اند و تحقیقات نظری و عملی در این زمینه بسیار ضروری است . از میان ترکیبات فوق ، به دو نوع مهم اشاره خواهد شد که یکی دیرگدازهای منیزیا – گرافیت است .

دیرگدازهای منیزیا – گرافیتی

در چند دهه اخیر ، تکنولوژی آهن و فولاد دائماً دستخوش تغییر و تکامل بوده است . امروزه فرایند BOF از مهمترین روشهای فولاد سازی است که حدود ۵۰ درصد فولاد دنیا و ۷۰ تا ۸۰ درصد فولاد کشورهای غربی به این روش تولید می شود . به دلیل شرایط سخت کاری در این روشها ، نسوزهای بسیار مرغوب لازم است . از جمله محصولاتی که به عنوان پوشش نسوز ، در مخازن BOF کاربرد گسترده ای دارد ، دیرگدازهای حاوی منیزیا و کربن / گرافیت می باشد . در کل ، نسوزهای منیزیا – گرافیتی به عنوان آستر پاتیلها ، کوره های قوس الکتریکی و انواع کنورترها، کاربرد وسیعی در صنعت فولاد دارند .

به غیر از مواد اصلی (منیزیا و گرافیت ) ، برای کاهش تخلخل ، افزایش چگالی و استحکام خام این دیر گدازها ، از نوعی چسب نیز استفاده می شود . همچنین برای بهبود بعضی از خواص دیرگدازها منیزیا – گرافیتی افزودنیهای خاصی مانند MG,Si, Al و آلیاژهای آنها یا ترکیباتی مانند SiC , ZrB2,B4C اضافه می شود .

این نسوزها از نظر محدودۀ ترکیبی ، از نسوزهای منیزیایی پیوند قیری تا نسوزهای منیزیا – گرافیتی با درصد گرافیت بالا را در بر می گیرد که درصد گرافیت در بیشترین حد به ۳۵ درصد می رسد . فازهای اصلی در این نسوزها منیزیا و گرافیت است که با یک فاز کربنی ، که از تجزیۀ شیمیایی حرارتی ( پیرولیز) رزین یا قیر قطران تامین می شود به یکدیگر پیوند می یابند . علاوه بر این سه فاز، در دمای زیاد مقادیر جزئی از فازهای دیگر نیز در سیستم حاصل می شود که همان فازهای سرامیکی اند . افزودنیهای فلزی به شکل محصولات سرامیکی همچون کاربیدها ، نیتریدها ، اکسیدها واکسی نیتریدها ظاهر می شوند که این فازها به عنوان یک فاز پیوندی ثانویه عمل می کنند و می توانند خواص مکانیکی و حرارتی را تحت تاثیر قرار دهند . خواص جالب توجه این نوع دیرگدازعبارت اند از :

مقاومت زیاد در برابر سایش و خوردگی ،

استحکام مکانیکی گرم زیاد ،

شوک پذیری خوب ،

تخلخل ظاهری و نفوذ پذیری کم ( بسته به شرایط تولید)،

مقاومت مناسب در برابر اکسیداسیون .

دیرگدازهای منیزیا – گرافیتی را بر اساس مقدار کربن موجود دسته بندی می کنند . معمولاً دیرگدازهایی با ۴-۵ درصد کربن در کنورتورها و کوره های اکسیژنی و دیرگدازهایی با بیش از ۸ درصد کربن در کوره های قوس الکتریک به کار می روند . مقادیر کم کربن ( کمتر از ۵ درصد ) با چسب و مقادیر بالاتر توسط چسب و افزودن گرافیت به طور مستقیم تامین می شود . در ساخت دیرگداز منیزیا – گرافیت ، معمولاً از هر سه نوع منیزیا ( با خلوص زیاد ) و مطابق با شرایط کاری استفاده می شود که عبارتند از منیزیای طبیعی ، منیزیای آب دریا ومنیزیای ذوبی . حضور ناخالصیها در منیزیا اهمیت ویژه ای دارد . زیرا در دمای زیاد ، ترکیباتی راتشکیل می دهند که در شرایط کارکرد ممکن است مشکلاتی را به وجود آورند .

خوردگی تا حد زیادی تحت تاثیر خلوص مواد اولیه و فازهای مرزدانه ای است . کلینکر منیزیای ذوب شده با خلوص زیاد و با بلورهای بزرگ و مرزدانۀ کم ، مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد . هنگامی که دانۀ منیزیای تف جوشی شده در تماس با سرباره قرار می گیرد ، اجزاء سرباره ها بین گرانولها و دانه های منیزیای تف جوشی شده نفوذ می کنند و با تشکیل پیوند سیلیکاتی ، بین دانه های منیزیا ممکن است ترکیباتی با نقطۀ ذوب کم ، مانند مروی نیت (C3 MS2) و کلسیم فریت (C2 F) ایجاد کند و باعث نفوذ دانۀ MGO از نسوز به داخل سرباره شود . البته برخی از دانشمندان ، به مکانیزم دیگری اعتقاد دارند . بدین ترتیب که دانۀ ذوب شدۀ منیزیا از سطح خود به آرامی در داخل سرباره حل می شود ( خوردگی تدریجی ذرات )

مواد  اولیه مصرفی در دیر گدازهای منیزیا – گرافیتی

مواد اولیۀ اصلی مصرفی برای ساخت این دیر گدازها همان منیزیا یا منیزیت کاملاً تکلیس شده و گرافیت به همراه نوعی چسب و نیز افزودنیهایی مانند ترکیبات فلزی ، آلیاژها و یا ترکیبات خاص آنهاست . در جدول ۷ . ۶ مقدار و درصد مصرفی هر کدام از مواد ذکر شده است .

 خواص دیرگدازهای منیزیا – گرافیت :

خواص دیر گدازهای منیزیا – گرافیتی بسیار جالب توجه اند و همین خواص ، عامل اصلی کاربردهای روز افزون آنهاست . مهمترین این خواص عبارت است از :

مقاومت به سایش زیاد ،

مقاومت به خوردگی زیاد ،

استحکام مکانیکی خوب در دمای زیاد ،

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .