آجرهای نسوز چگونه از کوره شلیک و تخلیه می شوند؟

فرآیند پخت برای محصولات دیرگداز اساساً شامل سه مرحله است: بارگیری در کوره، پخت{0}در دمای بالا، و تخلیه کوره.

01 بارگیری کوره

درآجر نسوزدر فرآیند شلیک، ضرب المثلی وجود دارد که می گوید: 70% انباشتن، 30% شلیک. این عمیقا نشان می دهد که بارگیری کوره (یا شارژ کوره) سنگ بنای کیفیت پخت است. بارگذاری کوره فرآیند حیاتی برای چیدن علمی آجرها بر اساس ساختار کوره و سیستم حرارتی است. برای اطمینان از کیفیت، عملیات باید بر اساس نمودارهای استاندارد بارگذاری کوره و مقررات فنی انجام شود. اصول اصلی بهینه سازی جریان هوا و توزیع گرما و قرار دادن درست آجرهای مختلف در داخل کوره است.

1. خیاطی مورد نیاز: روش انباشته را بر اساس نوع و شکل آجر تعیین کنید

تنظیم نوع آجر: ارتفاع و روش بارگیری کوره را بر اساس نوع آجر تعیین کنید. به عنوان مثال، آجرهای منیزیم و آجرهای آلومینا درجه اول-در ارتفاع 1-1.1 متری، آجرهای سیلیسی در ارتفاع 1-1.7 متری و آجرهای سفالی در جایی در میان قرار می‌گیرند. از نظر روش های انباشته، عموماً از بسته بندی مسطح استفاده می شود، در حالی که آجرهای سیلیسی اغلب به صورت عمودی روی هم چیده می شوند و آجرهای سفالی را می توان به صورت جانبی بارگذاری کرد.

چیدمان بر اساس نوع آجر: یک نسبت معقول از آجرهای استاندارد و{0}}شکل خاص باید روی چرخ دستی کوره طراحی شود، معمولاً به نسبت 6:4. از نظر چیدمان فضایی، آجرهای استاندارد و استاندارد معمولاً در پایین چیده می‌شوند، در حالی که آجرهای{3}}شکل خاص در بالا چیده می‌شوند. آجرهای{5}}شکل خاص، که به ویژه در معرض ترک خوردن هستند، به بسته بندی محافظ با استفاده از روش "آجر-در-آجر نیاز دارند.

2. بهینه سازی چگالی: متعادل کردن کیفیت، خروجی و مصرف انرژی

ضمن اطمینان از کیفیت پخت، تراکم بارگیری چرخ دستی کوره باید به حداکثر برسد. این امر مستقیماً بر خروجی کوره تأثیر می گذارد و مصرف سوخت در هر واحد محصول را کاهش می دهد و آن را برای تولید کارآمد و انرژی{1} بسیار مهم می کند.

3. اطمینان از میدان جریان: کنترل پارامترهای کلیدی برای بهینه سازی انتقال حرارت

برای اطمینان از جریان هوای صاف و انتقال حرارت یکنواخت در طول پخت، نمودار بارگذاری کوره نیاز به کنترل دقیق دو پارامتر کلیدی دارد:

مقدار K (نسبت مساحت کانال): این به نسبت سطح مقطع کانال خارجی-مساحت مقطع (fout) به سطح مقطع کانال داخلی-منطقه مقطع (fin)، یعنی K=fout / fin اشاره دارد. این مقدار بر توزیع شعله در داخل کوره تأثیر می گذارد.
محدوده مشترک: 1.3-1.6 برای آجرهای رسی و آجرهای سیلیسی. 1.3-1.4 برای آجرهای با آلومینا بالا و محصولات منیزیم.
هدف: مقدار AK بیشتر از 1 شعله کافی را در سطوح بیرونی پشته آجر تضمین می کند. با این حال، یک مقدار بیش از حد بزرگ می تواند منجر به شعله ناکافی در مرکز شود و باعث سوختن زیر سوزن شود.
m-مقدار (مدول مقطعی مؤثر-): این به درصد کل مساحت همه کانال‌های طولی (fout + fin) به کل سطح مقطع- کوره (ftotal) اشاره دارد، یعنی m=(fout + fin) / ftotal ×10%.
محدوده مشترک: 25-35% برای آجرهای رسی و آجرهای سیلیسی. 35-50٪ برای آجرهای با آلومینا بالا و آجرهای منیزیم.
هدف: مقدار m-بزرگتر مقاومت جریان هوا را کاهش می‌دهد، اما ظرفیت بارگذاری بر این اساس کاهش می‌یابد.

4. عملیات استاندارد: از پایداری پشته آجر اطمینان حاصل کنید و از چسبیدن آن جلوگیری کنید

حتی با یک برنامه بارگیری مناسب کوره، عملکرد نامناسب می تواند باعث تغییر شکل محصول شود. بنابراین، شرط اساسی برای کیفیت بارگذاری کوره این است که اطمینان حاصل شود که پشته آجر "مسطح، پایدار و مستقیم" است. استفاده از ماسه پرکننده: برای جلوگیری از چسبیدن آجرها به هم در دماهای بالا و کاهش تغییر شکل، هنگام بارگیری کوره، ماسه با اندازه ذرات 0.5-3 میلی متر باید به طور مساوی بین هر لایه آجر پخش شود.

انتخاب پر کردن شن و ماسه:

آجرهای رسی/آجرهای با آلومینا بالا: از ماسه سیلیس، چیپس بوکسیت، پوسته برنج یا خاکستر پوسته برنج استفاده کنید.

آجرهای سیلیسی: از شن و ماسه آجر سیلیس ضایعات یا ماسه سیلیس استفاده کنید.

آجر منیزیا: از ماسه منیزیا یا ماسه سنگ معدن کروم استفاده کنید.

02 شلیک در دمای بالا

در طی فرآیند پخت، آجرها تحت یک سری واکنش های فیزیکی و شیمیایی قرار می گیرند که باعث متراکم شدن آجرها، افزایش استحکام، تثبیت حجم آنها و اطمینان از ابعاد خارجی دقیق می شود.

1. سه مرحله از فرآیند شلیک

هنگامی که مواد نسوز پخت می شوند، کل فرآیند پخت را می توان با توجه به ویژگی های تغییرات در محصولات به سه مرحله تقسیم کرد:

(1) مرحله حرارت دادن، که از زمانی است که محصول وارد کوره می شود یا مشتعل می شود تا زمانی که محصول به بالاترین دمای پخت می رسد. در طی این مرحله، آجرها گرم می شوند، آب باقیمانده و آب متبلور شیمیایی تخلیه می شود، مواد خاصی تجزیه می شوند و ترکیبات جدیدی تشکیل می شود، تبدیل پلی کریستالی و فاز مایع ایجاد می شود، از جمله تجزیه و احتراق اکسیداسیون چسب ها و مواد افزودنی آلی و معدنی، که مولکول های CO2، آب و سایر مواد کوچک را آزاد می کند. در این مرحله به دلایل فوق وزن آجر کاهش یافته، تخلخل آن افزایش یافته و استحکام آن کاهش می یابد. با افزایش دما، دمای تشکیل فاز مایع و دمای سنتز فاز به دست می آید. با توجه به انتشار، جریان، انحلال، بارش و انتقال جرم فاز مایع، ذرات تحت عمل کشش سطحی مایع بیشتر به هم نزدیک می‌شوند، که باعث تراکم آجر، افزایش استحکام، کاهش حجم، کاهش تخلخل و آجر متخلخل می‌شود.

(2) مرحله حفظ حرارت در بالاترین درجه حرارت پخت: واکنش های مختلف در آجر کامل و کافی است، مقدار فاز مایع افزایش می یابد، فاز کریستال بیشتر رشد می کند و آجر به متراکم شدن می رسد. در طی فرآیند پخت، نه تنها سطح محصول باید به دمای پخت برسد، بلکه فضای داخلی محصول نیز باید به دمای پخت برسد. این فرآیند یکنواختی دما با انتقال حرارت به دست می آید که به زمان معینی نیاز دارد. مشاهده می شود که هر چه محصول بزرگتر و تراکم کوره بیشتر باشد، این زمان طولانی تر خواهد بود. علاوه بر این به دلیل دمای ناهموار قسمت های مختلف در کوره، زمان عایق بندی مشخصی نیز مورد نیاز است.

(3) مرحله خنک کننده به دوره از بالاترین دمای پخت تا دمای تخلیه کوره اشاره دارد. در طی این مرحله تغییرات ساختاری و شیمیایی محصول در دمای بالا اساساً ثابت می شود. در مرحله اولیه این مرحله، برخی تغییرات فیزیکی و شیمیایی نیز در محصول در حال رخ دادن است، مانند تبلور فازها، تبدیل کریستالی بلورهای خاص، انجماد فاز شیشه، ایجاد ریزترک و .... سیستم خنک کننده بر روی خواص فیزیکی محصول مانند استحکام و مقاومت در برابر شوک حرارتی تاثیر خواهد گذاشت.

2. سیستم شلیک

به منظور انجام منطقی پخت انواع محصولات نسوز، سیستم پخت هر محصول باید از قبل تعیین شود که شامل: بالاترین دمای پخت; نرخ گرمایش در هر مرحله؛ زمان عایق کاری در بالاترین درجه حرارت؛ نرخ خنک کننده زمانی که محصول خنک می شود؛ و خصوصیات جو در کوره در طی مراحل فوق. برنامه شلیک را می توان به صورت منحنی با زمان (ساعت) در محور افقی و دما (درجه) در محور عمودی ترسیم کرد، یا می توان آن را به صورت جدولی با محدوده دما، سرعت گرمایش و زمان به عنوان محتوا ارائه کرد.
دمای پخت محصولات نسوز در درجه اول به موارد زیر بستگی دارد:
1) خواص مواد خام مورد استفاده. نقطه ذوب فازهای معدنی اصلی در مواد خام، کمترین دمای یوتکتیک بین فازهای معدنی و تعداد این فازها ارتباط مستقیمی با دمای پخت دارد. دمای پخت مرجع برای محصولات دیرگداز تقریباً 0.8 برابر نقطه ذوب فازهای معدنی اصلی است. بنابراین، دمای پخت آجرهای منیزیم{5} با خلوص بالا بیشتر از آجرهای اسپینل منیزیایی است. دمای پخت آجرهای کوراندوم بالاتر از آجرهای مولایت است. و دمای پخت محصولات نسوز پایه بالاتر از محصولات نسوز آلومینای بالا{6} است.
2) برای همان ماده، هرچه خلوص ماده اولیه بالاتر باشد، دمای پخت بالاتر است. محصولات پایه پیوند مستقیم با خلوص بالا، دمای پخت بالاتری نسبت به محصولات پایه سیلیکات- دارند.
3) اندازه ذرات ریز مواد خام. درجه پراکندگی بالاتر منجر به سطح ویژه بزرگتر، انرژی آزاد سطح بیشتر و سینترینگ بیشتر می شود. بنابراین، پودرهای ریز می توانند پخت را تقویت کرده و دمای پخت را کاهش دهند. در طی فرآیند پخت، میزان گرمایش (سرد شدن) مجاز و زمان نگهداری مورد نیاز محصولات دیرگداز در طی فرآیندهای گرمایش و سرمایش به موارد زیر بستگی دارد: 1) تنش های داخلی ناشی از تغییرات فیزیکی و شیمیایی که در محصول در طول گرمایش و سرمایش رخ می دهد. 2) دما و زمان لازم برای تکمیل این تغییرات فیزیکی و شیمیایی؛ و 3) تنش های ایجاد شده توسط گرادیان دما، انبساط حرارتی و انقباض محصول نسوز در طول پخت.

فرآورده های نسوز را می توان با استفاده از دو روش حرارت دهی کرد: پخت در دمای پایین تر برای مدت طولانی تر یا پخت در دمای بالاتر برای مدت زمان کوتاه تر. با این حال، به دلیل انتقال حرارت آهسته در داخل کوره و حرارت ناهموار محصول در داخل کوره، استفاده از پخت سریع برای محصولات نسوز دارای محدودیت هایی است.

جو کوره در طول پخت می تواند اکسید کننده، خنثی، کاهنده یا بی اثر باشد و باید بر اساس نیازهای پخت کنترل شود. جو کوره در هنگام پخت بر تغییرات شیمیایی محصول در هنگام پخت تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، پختن آجرهای سفالی در یک اتمسفر اکسید کننده، FeO موجود در محصول را به Fe2O3 تبدیل می‌کند و نسوز بودن آن را بهبود می‌بخشد و به مواد آلی موجود در آجر اجازه می‌دهد تا احتراق و تبخیر شود. از طرف دیگر، آجرهای سیلیسی معمولاً در یک اتمسفر احیاکننده پخته می شوند تا کانی سازی مواد معدنی آهن اضافه شده را افزایش دهند. محصولات حاوی کربن، برای جلوگیری از اکسیداسیون کربن، نیاز به شلیک در یک اتمسفر کاهنده جدا شده از هوا یا در یک جو نیتروژن کنترل شده دارند. بنابراین، محصولات مختلف به اتمسفر پخت متفاوتی نیاز دارند.

برنامه پخت محصولات نسوز نه تنها به نوع، شکل و اندازه محصول بستگی دارد، بلکه به نوع تجهیزات پخت نیز بستگی دارد. به عنوان مثال، کوره‌های بزرگ با جریان پایین به سرعت حرارت کمتر و زمان نگهداری طولانی‌تر نیاز دارند تا دمای یکنواخت در سراسر آجرها تضمین شود. یک برنامه شلیک نامناسب می تواند نرخ ضایعات را افزایش دهد و کیفیت محصول را کاهش دهد. برنامه شلیک مناسب بر اساس راهنمایی نظری و تجربه عملی است.

03 تخلیه از کوره

تخلیه از کوره به فرآیند حذف محصولات پخته شده کاملاً خنک شده از کوره یا ماشین کوره اشاره دارد. استاندارد بودن و مهارت این لینک ارتباط مستقیمی با کیفیت ظاهری محصول دارد. عملکرد نامناسب به راحتی می تواند منجر به نقص محصول شود و یک عامل کلیدی است که بر نرخ بازده تأثیر می گذارد. در تولید مواد نسوز به طور کلی هنگام کار با کوره باید به نکات زیر توجه کرد:

(1) هنگام برداشتن و قرار دادن آجرها، باید با احتیاط رفتار کرد تا از نقص در ظاهر محصول ناشی از عملکرد بی دقت جلوگیری شود.

(2) محصولات با شماره آجرهای مختلف باید کاملاً جداگانه چیده شوند، یعنی محصولات با شماره آجرهای مختلف را نمی توان هنگام خروج از کوره روی یک تخته آجر قرار داد، در غیر این صورت، ایجاد سردرگمی در هنگام بازرسی و انتخاب محصولات نهایی آسان است. زیرا ظاهر برخی از محصولات با اعداد آجری متفاوت می تواند دقیقاً یکسان باشد، اما در یک اندازه خاص (چند میلی متر یا بیشتر از ده میلی متر) تفاوت کمی وجود دارد. اگر آنها را روی یک تخته آجری مخلوط کنید، به راحتی می توان حاصل ضرب یک عدد آجر را در هنگام بازرسی و انتخاب اشتباه گرفت. این نه تنها باعث ضایعات می شود، بلکه بر استفاده نیز تأثیر می گذارد. پس از روی هم چیدن آجرهای مدل های مختلف، باید علامت گذاری شوند.

(3) آجرهای ابزار (آجرهای قفسه‌ای، آجرهای ریخته‌شده و غیره) باید برای استفاده مداوم در هنگام بارگیری کوره مرتب شده و روی هم چیده شوند.

(4) هنگام بیرون آوردن آجر از کوره و حمل آجر به عملیات ایمن و حفاظت از کار توجه کنید.