KİMYASAL METALURJİ
(Refrakter Malzemeler )
Yrd.Doç.Dr. MUSTAFA BOYRAZLI
FIRAT ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
METALURJİ VE MALZEME
MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ.
ELAZIĞ
REFRAKTER MALZEMELER
• Yüksek sıcaklıklara, korozif eriyiklere içinde toz
bulunan fırın gazlarının akışına dayanıklı her çeşit
fırın yapmaya elverişli malzemeye refrakter
malzeme denir.
• Kavurma, ergitme, tasfiye ve ısıl işlemlerinde
kullanılan fırınlar uygun refrakter malzemeyle
yapılırlar.
• Geleneksel tanımlamayla;
• yüksek sıcaklıkta çalışan fırın ve benzeri
ünitelerin yapımında veya içinin kaplanmasında
kullanılan,
• sıcaklık altında fiziksel ve kimyasal nitelikte
çeşitli aşındırıcı etkilere karşı ergimeden ve
fiziksel-kimyasal özelliklerini koruyarak
dayanabilen malzemelere REFRAKTER
MALZEMELER denilmektedir.
• Refrakter malzemeler iki esas amaç için
üretilirler.
• 1. Isı izolasyonu
• 2. Isı iletkenliği
• Fırın içindeki ısının dışarıya gitmemesi arzu
edilen işlemlerde termik izolasyon özelliği
yüksek olan refrakter malzemeler kullanılır.
• Bazı ergitme ve tasfiye işlemlerinde (örneğin,
çinkonun Pirometalurjik metotlarla üretilmesi
veya tasfiyesi), termik iletkenliği yüksek olan
refrakter malzeme kullanılarak muf (Retort) tipi
fırınlarda yapılırlar.
• Aynı şekilde indirekt ısıtma kullanarak ısıl
iletkenliği yüksek olan grafit potalar kullanmak
suretiyle metaller veya metal alaşımları
eritilmektedir.
• Endüstride kullanılan belli başlı refrakter
malzeme çeşitleri şunlardır :
• x Al2O3.y SiO3
• Al2O3
• SiO2
• CaO
• MgO
• 2MgO.SiO2 (Forsterit)
• Fe2O3 veya Fe3O4
• FeO . Cr2O3
• Karbon (grafit)
• Metaller (çelik veya bakırdan yapılmış Waterjaketler)Silisyum karbür veya diğer karbürler
•
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Refrakter malzemeler kullanımı sırasında şu
özelliklere ve şartlara sahip olmalıdır.
Erimeden ve deforme olmadan yüksek sıcaklıklara
dayanmalıdır,
Termik şoka dayanıklı olmalıdır,
Fırın yapısının ve şarjın yapacağı basınca soğukta ve
kullanım sıcaklığında dayanıklı olmalıdır,
Cürufun, ergimiş metalin SO2,Cl2, CO2, Su buharı (H2O)
ve metal buharına dayanıklı olmalıdır.,
Şarjın aşındırmalarına dayanıklı olmalıdır,
Şarjdan ve cüruf yapıcı flakslardan oluşan gazlara
dayanıklı olmalıdır,
Kullanım esnasında boyutları değişmemelidir,
Kullanım yerlerine bağlı olarak yüksek sıcaklıklarda
yüksek elektrik direncine sahip olmalıdır
• Refrakterlerin şekilleri :
• Refrakter malzeme ya tuğla şeklinde ya da harç
olarak kullanılırlar.
• Refrakter tuğlalar; fırın yapımını kolaylaştırmak
amacıyla çeşitli şekillerde üretilebilirler.
• Harç (Dövme toprağı), fırında dövülerek
şekillendirilip fırın ısıtılarak yerinde sinterleştirilip
tek bir kitle halinde (monolitik) elde edilir. Buna
dayanarak refrakter dövme toprağına, «monolitik
refrakter» de denmektedir.
• Refrakterlerin özellikleri :
• Refrakter malzemenin kullanılışında büyük
ölçüde rol oynayan özellikler;
• 1. Fiyat:
• Kullanılacak refrakter malzemenin fiyatı
imkân nispetinde düşük olmalıdır.
• Önemli olan, refrakter malzemenin
ünitesinin fiyatı olmayıp, kullanıldığında
işleme giren malzemenin ünitesine isabet
eden refrakter malzeme masrafıdır.
• Herhangi bir refrakter malzeme diğerlerinden
daha pahalı olabilir. Fakat pahalı olan daha uzun
zaman fırında dayanabiliyorsa, o taktirde
diğerine nazaran daha ekonomik olmaktadır.
Böylece refrakter malzeme tercihinde, genel
olarak çalışılan malzemenin tonuna isabet eden
masrafın düşük olduğu ve fırın tamirlerinin daha
uzun periyotlarla yapılmasını sağlayabilen
cinsler önem taşırlar.
• 2. Mukavemeti :
• Refrakter malzemenin mukavemetinin yüksek ve
fırın gazları tarafından sürüklenen tozların
sürtünmesine, karşı dayanıklı olması gerekir.
• Önemli olan refrakter malzemenin oda
sıcaklığındaki mukavemetinden ziyade, çalışma
sıcaklığı ve şartlarındaki mukavemetidir. Oda
sıcaklığında 100 - 300 kg./cm2 mukavemete sahip
refrakter tuğlalar yüksek sıcaklıkta ancak 1,5 - 3
kg/cm2 mukavemete dayanabilmektedirler,
• 3.Yumuşama sıcaklığı :
• Refrakter malzemenin yumuşama sıcaklığı ne kadar yüksek
olursa refrakter özelliği de o nispette yüksek olmuş olur. Refrakter
malzemelerin kullanılmasında bu özelliğe büyük önem verilmektedir.
• Refrakter özellik, belirli standart ölçülerde yapılan piramitleri,
yumuşama sıcaklıkları bilinen standart piramitler ile birlikte ısıtmak
suretiyle, mukayese esasına dayanarak, tayin edilmektedir. Bu
piramitlere ORTON piramitleri denmektedir. Deney yapılırken
ısıtmanın belirli bir hıza göre yapılması gerekmektedir. Çünkü ısıtma
hızlı yapıldığı zaman elde edilecek yumuşama sıcaklığı, yavaş ısıtma
sonucu elde edilecek sıcaklıktan daha yüksek olmaktadır. Orton
piramidi yapılırken, malzemenin homojen yapılı olması ve bağlayıcı
olarak kullanılacak malzemenin refrakter özelliğe herhangi bir şekilde
etkide bulunmayan ve düşük sıcaklıklarda uçucu karakterde olması
gerekmektedir.
• 4. Kimyasal ve mineralojik yapı :
• Metalürjik amaçlar için refrakter malzeme seçilirken öncelikle onun
kimyasal ve mineralojik yapısı üzerinde durulur. Böylece malzemenin
bileşimindeki asit ve bazik oksitlerin miktarlarına göre refrakter
malzemeler sınıflandırılarak kullanılırlar. Genellikle asit karakterli
cürufların ve asit oksit tozlarını taşıyan baca gazlarının asit tuğlalara
zarar verdirmedikleri bilinmektedir. Aynı durum bazik malzeme için de
geçerlidir. Bir refrakter malzemenin cürufa dayanıklılığı büyük ölçüde
onun yoğunluğuna da bağlıdır. Kimyasal bileşim bakımından aynı olan iki
refrakter malzemeden poröz olan daha erkence cüruf tarafından
aşındırılmaktadır.
• Refrakter malzeme yapılırken asit karakterli refrakter malzemeye az
miktarda bazik ve bazik karakterli refrakter malzemeye de az miktarda
asit malzeme bağlayıcı olarak karıştırılmaktadır.
•
• Refrakter malzemenin kimyasal yapısına ek olarak mineralojik
yapısının da bilinmesine ihtiyaç vardır. Silika tuğlalarında kuvarsın
kristobalit ve tridimit'e geçmesi ve aynı şekilde alümina- silika
(Şamot) tuğlalarda mullit’in teşekkül ettiği bilinmektedir.
• Kuvars incelendiğinde, 0 - 573°C sıcaklıklar arasında (α) kuvars
(yoğunluğu, 2.65), 573 oC sıcaklıkta (β) kuvarsa geçmekte, 873°C
sıcaklıkta tridimit'e (yoğunluğu 2.26) ve 1470°C de kristobalit'e
(yoğunluğu 2.32) geçmektedir. 1710°C sıcaklıklarına kadar kristobalit
kristal yapısını muhafaza etmekte ve sonradan erimektedir.
• Böylece muhtelif kristal değişme sıcaklıklarında meydana gelen
hacim deşikliklerinden ötürü fırın gerekli hızdan daha fazla ısıtıldığı
zaman çatlamalara sebebiyet verilmektedir. Bunu önlemek için söz
konusu kritik sıcaklıklarda ısıtma hızı çok yavaşlatılarak, hacim
değişikliklerinin zararsız şekilde meydana gelmesi için daha uzun bir
zaman süresi sağlanmış olur.
• 5. Porozite ve yoğunluk :
• Refrakter malzemenin porozitesi azaldıkça cüruf veya
fırın gazları içindeki tozlara dayanıklılığı da o oranda
artmaktadır.
• Poroziyeti azaltmak, refrakter tuğla yapılırken
kalıplamada daha yüksek basınçlı hidrolik presler
kullanmak suretiyle mümkün olmaktadır.
• Porozitenin azalmasıyla orantılı olarak tuğlanın
yoğunluğu da artmaktadır. Aynı refrakter malzemeyi
kullanarak ne kadar yüksek yoğunluklu tuğla yaparsak,
porozite yönünden o kadar iyi tuğla yapmış oluruz ve bu
tuğlalar da, porozitesi daha fazla olanlara tercih edilirler.
• 6. Isıl iletkenlik :
• İçinde yakıt yakılan refrakter bir fırın
duvarının minimum ısıl iletkenliğe sahip
olmalıdır. Böylece fırın içindeki ısının
minimum ölçüde dışarıya geçmesi sağlanır.
• Buna karşılık indirekt olarak ısıtılan Retort
veya Pota fırınlarında ısının içeriye
geçebilmesi için refrakter malzemenin
imkân nispetinde yüksek ısı iletkenliğine
sahip olması istenir.
• Herhangi bir refrakter malzeme içinde
sıcaklık kademeleri olacaktır. En yüksek
sıcaklık, fırın duvarının iç yüzünde, en
düşük sıcaklık fırın duvarının dış
yüzeyinde olacak ve duvar kalınlığında
kademeli olarak sıcaklık en yüksekten en
düşüğe kadar inecektir.
• Sıcaklık, duvar kalınlığı ile lineer olarak
değişmektedir.
• Duvarın dış yüzeyine ısıyı izole eden bir
malzeme (amyant levha) koymak suretiyle
fırından dışarıya kaybedilen ısı miktarı
büyük ölçüde azaltılabilir.
• Fırın ısısı dışarıya daha az verilmesiyle
fırın içindeki sıcaklık artacak ve dolayısıyla
refrakter malzeme daha çok tahribata
uğrayacaktır. İşletmeci; yakıt tasarrufu
veya refrakter malzemenin daha uzun
ömürlü olması gibi iki alternatiften birini
tercih etmek zorunda kalacaktır.
• Bakır ve çelik, ısı iletkenliklerinin yüksek
olmasından ötürü refrakter malzeme olarak
kullanılmaktadırlar.
• Bunlar, sirküle ettirilen su ile soğutularak serin
tutulmaktadırlar. Isınan su bir miktar ısıyı
götürmüş olmaktadır. Fakat bakır ve çelikten
yapılan ceketlerin uzun ömürlü olması ve
kolayca tamir edilip yerlerine yenilerinin
konabilmesi, ısı tasarrufuna nazaran daha
avantajlı gelmektedir. Demir dışı metallerin
ergitilmesinde kullanılan düşey fırınların hemen
hepsi kısmen veya tamamen «Water Jacket»
lerle yapılırlar. Bu ceketleri soğutan su kesildiği
anda, ceketler susuz kalıp yanarlar.
• 7. Elektrik iletkenliği :
• Refrakter malzeme, elektrik fırınlarında kullanılacağı
zaman, elektrik iletkenliği önem kazanmaktadır. Belli
başlı refrakterler arasında grafit ve metaller iyi elektrik
iletkenliğine sahiptirler.
• Diğer refrakter malzeme çeşitleri izolatör olarak
kullanılırlar.
• Grafit, çok iyi bir refrakter malzeme olarak yüksek
sıcaklıklarda çalıştırılan elektrik fırınlarında elektrot ve
fırın astarı olarak kullanılmaktadır.
• Elektrik fırınlarında metaller refrakter malzeme olarak
kullanılmayıp, sadece bakır, iletken tel olarak cereyanı
grafit elektrota iletmede kullanılır. Metal iletkenler
ekseriya su ile soğutulurlar.
• 8 . Termik uzama :
• Refrakter malzeme ısıtıldığında genellikle
uzama gösterir.
• Her bir refrakter malzeme çeşidi için
sıcaklığa bağlı olarak değişen uzama
değerleri tespit edilmiştir.
• Refrakter malzemeden yapılmış deney
parçaları ısıtılarak sıcaklığa göre değişen
uzama miktarları ölçülmektedir. Uzama
değerleri, % olarak verilmektedir.
• Refrakter malzemenin uzama katsayısının, imkân
nispetinde küçük olması arzu edilir.
• Çünkü fırın ısıtılırken tuğlalar genişlerler. Fırın örülürken
yeteri kadar genişleme payının bırakılması
gerekmektedir. Aksi taktirde tuğlalar genişleyemez ve
çatlayıp kırılırlar.
• Fırın devamlı olarak ısınmaya, soğumaya maruz kalırsa
meydana gelen termik şoklardan ötürü çatlayıp kırılır
(Spalling). Isıtma ve soğutma, imkân nispetinde yavaş
yapıldığı taktirde bu çatlayıp kırılmalar kısmen
önlenebilirler.
• Bu kırılmaları arttıran diğer bir sebep de; tuğla
kullanıldıktan sonra bünyesine giren cüruf, metal veya
diğer yabancı maddelerden ötürü orijinal özelliğini
kaybedip, böylece uzama katsayısının başlangıçtaki
değerlerden farklı olmasındandır.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
REFRAKTER MALZEME ÇEŞİTLERİ
1-Refrakter Tuğlalar:
Asidik seri :
Şamot Tuğlalar.
Silika Tuğlalar.
Yüksek alümina tuğlaları
Bazik seri :
Manyezit Tuğlalar.
Krom Tuğlalar.
Dolomit Tuğlalar.
Forsterit Tuğlalar.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
2-Seramikler:
Taşıl Seramikler
Vicro Seramikler
Özel oksit seramik
3-Camlar:
Kuvars camı
Borosilikat camları
Pencere camları
Kurşun camları
Su camı
Özel camlar
• 1-REFRAKTER TUĞLALAR
• Üretimde 0,5 ile 5 mm büyüklüğündeki
kaba taneler bağlayıcı madde ile
karıştırılarak form verilir ve pişirilir.
• Tuğlalara form verilmesi çelik kalıplar
içerisinde kuru preslemeyle, plastik şekil
değiştirmeyle, elle ve ayrıca nadiren alçı
kalıplara süspansiyon halinde dökmek
suretiyle yapılabilir.
• Tuğla üretiminde önce ham tuğlalar kurutularak
içindeki kabası alınır ve ardından da daha çok
tünel fırınlar kullanılarak pişirme yapılır.
• Böylece kristal su yada CO2 gibi uçucu maddeler
uzaklaştırılır, daha sonrada sinterleşme
gerçekleşir ve tuğla mekanik mukavemet
kazanır.
• Demir ve çelik endüstrisinde, enerji
santrallerinde, kok ve gaz üretim tesislerinde,
metal işletmede, seramik, cam, çimento
endüstrisinde kullanılan tüm fırınlarda kullanılır.
• Asidik Refrakterler:
• a) Şamot Tuğlalar: Refrakter tuğlaların toplam
miktarının yaklaşık olarak % 65 kadarı şamot
olarak üretilirler ve metalurji fırınlarında cam ve
tavlama fırınlarında, kafes yapımında, çeliğin
dökülmesinde aşınma malzemesi (kanal tuğlası,
çarpma seti, yolluk ağzı) olarak, kazan
tesislerinde ve ev pişirme fırınlarında, sobalarda
ve şöminelerde kullanılır.
• Ateşe dayanıklı hamurun ana bileşimi kaolindir. (
% 64,6 SiO2 , % 39,5 Al2O3 ve % 3,9 H2O ) Esas
bileşim olan bu karışımın dışında tüm diğer
hamur mineralleri daha düşük Al2O3 içerirler.
• Şamot tuğla yapılırken kil su ile karıştırılıp preslenerek şekillendirilir.
Tünel fırınında 36 saat süre ile kurutulduktan sonra yakılır. 3 - 5 gün
zarfında sıcaklık 1280 – 1350oC dereceye yükseltilir. Tuğlalar, bu
sıcaklıkta 2 - 3 gün tutulurlar.
• Soğuması için 3 gün daha fırında tutulurlar. Şamot tuğlalar
yakıldıkları zaman, mekanik ve kimyasal olarak kompozisyonunda
bulunan suyun kaybolmasından ötürü çekme yapıp küçülürler.
• Plastisitesi yüksek olan killer diğerlerine nazaran daha çok çekme
yaparlar.
• Tuğla yapılırken yeni kullanılan kil malzemesine, daha önce yakılıp
kırılan kil (şamot) malzemesinden karıştırmak suretiyle çekme
miktarı azaltılabilmektedir.
• Böylece tuğlalar şekillendirilirlerken, yandıktan sonra istenen
ölçülerden biraz daha büyük yapılırlar.
• Şamot tuğlalar; mullit, tridimit ve kristobalit karışımından meydana
gelirler.
• Şamot’un üretimi için hamurda mümkün
olduğu kadar yüksek Al2O3 ve mümkün
olduğu kadar düşük alkali ve toprak alkali
bulunması gerekir.
• Şamot ta bileşim şöyledir : % 32-38 Al2O3
- % 1-3 Fe2O3 - % 0,5-2 TiO2 ve geriye
kalan SiO2 ‘dir.
• b) Silika Tuğlaları: Silika tuğlaları içinde % 93 - % 98 arasında SiO2
bulunur. Bu tuğlalar yüksek sıcaklıkta %3,5 ‘a varan oranlarda
genişleme gösterir. Bunun nedeni tuğla içinde bulunan kuvarsın
önce tridimit haline daha sonrada kristobalit haline allotropik
dönüşüm yapmasıdır.
•
870 oC
1470 oC
•
Kuvars ↔
Tridimit ↔ Kristobalit
•
d = 2,65
d= 2,26
d= 2,32
• Bu dönüşüm sırasında özgül hacimde (d) önce küçülme sonra
büyüme gözlenir.
• Bu durum silika tuğlaları yüksek sıcaklıkta dayanıksız yapar. Silika
tuğlalar kuvarsitten 1470 oC’ nin üzerindeki sıcaklıkta üretilir. Tuğla
pişirme sırasında % 14,3 hacim artışı yapar.
• Çok iyi ateşe dayanımları nedeniyle silika tuğlalar bir çok yerde
kullanılır. Ancak asidik karakterde oluşları nedeniyle bazik karakterli
cüruf ve eriyiklerle kullanılmazlar. Renkleri beyaz ile kahverengi
arası lekeli fil dişi beyazıdır. Kok fırınlarında tercih edilirler.
• c) Alüminyum Oksidi Yüksek Şamot Tuğlaları: Şamot
üretimi için kullanılan ateşe dayanıklı maddelerin Al2O3
miktarı en fazla % 45 kadardır. En iyi koşullarda 1450oC’
ye kadar kullanılabilen şamot’un ateşe dayanımını
iyileştirmek için hammaddedeki alüminyum oksit oranını
yükseltmesi gerekir. Çimento, döner fırınlarının
sinterleşme bölgesi gibi çok fazla zorlanan yerlerde
kullanılırlar.
• Bazik Refrakterler:
• MgO, CaO ve CrO3 içeren tuğlalardır. Bunlar manyezit
tuğla ( periklas tuğla , MgO ), krommanyezit tuğla,
dolomit tuğla ( CaO, MgO ) ve forsterit tuğla (2MgO,
2SiO2 )’tir.
• Tablo: Bazik refrakter tuğlaların bileşimleri ve özellikleri
Özellikler
MgO %
CaO %
Al2O3 %
Fe2 O 3 %
CrO3 %
SiO2 %
Porozite %
Refrakterlik
Basma dayanımı MPa
Isıl genleşme
Katsayısı 10 1/K
Manyezit
80-90
2-3
0,5-2
4-8
1-3
15-24
1600-1730
30-80
Kromanyezit
25-30
1-2
5-10
10-15
20-45
3-7
15-30
1500-1600
20-30
Dolomit
30-40
57-62
0,5-3
1
1-6
18-22
1500-1700
50
Forsterit
10-25
1-2
10-20
12-20
30-45
4-8
12-25
1400-1600
20-60
140
95
-
115
• 3. Manyezit refrakterler :
• En çok kullanılan bazik refrakterler, manyezit tuğlalardır.
Uygun bir bağlayıcı malzeme kullanarak şekillendirilen
Periklas (MgO) dan yapılmaktadır. Periklas, manyezit
(MgCO3) veya Brusit (MgO.H20)'in kalsinasyonu sonucu
elde edilmektedir.
• Manyezit tuğla, öğütülmüş periklasın az miktarda demir
oksit ile karıştırılıp şekillendirilmesi ve yakılması sonucu
elde edilmektedir.
• Kompozisyonda bulunan demir oksit ve kuvars,
manyeziferrit ve silikatlar yapıp Periklas tanelerini
bağlamış olur. Manyezit tuğla, kompozisyondaki demir
oksitten ötürü koyu kahverengindedir.
• Manyezit refrakter malzeme, bazik cüruflara karşı çok
dayanıklıdır. Yüksek sıcaklıklarda mekanik mukavemeti
azalır. Oda sıcaklığında 490 - 700 Kg./cm2 mukavemete
karşılık 1455 - 1480°Csıcaklıkta1.7 Kg/cm2'e düşmektedir.
• 4. Krom refrakterler :
• Krom refrakterler, krom cevherlerinin refrakter özellikte
olanlarından yapılmaktadır. Esas mineral spinel olup
kromit; (Fe, Mg)O. (Cr, Al,Fe)2O3 bileşimindedir. Krom
refrakterler nötr özelliğe sahip oldukları için asit ve bazik
cüruflara karşı aynı ölçüde dayanıklıdırlar. Fırın şartlarının
refrakter yönünden zor olduğu hallerde ve bazik refrakter
malzeme ile asit refrakter malzemenin bir biri ile temas
etmemesi gerektiğinde arada nötr tabaka olarak
kullanılırlar. Krom refrakter malzeme imalinde kullanılan
krom cevherlerinde % Al2O3 + % Cr2O3 toplamının altmışın
üzerinde olması istenir.
• Krom tuğlası yapılacak ham madde içinde %
SiO2 ve % MgO içeriklerine de dikkat etmek
gerekmektedir. Şayet bu maddeler MgO·SiO2
bileşimini yapacak miktarlarda iseler, bu
durumda yapılacak refrakter malzemenin
yumuşama sıcaklığı düşük olur.
• Krom tuğlaları 1600 – 1650oC sıcaklığa kadar
ısıtıldıklarında yok denecek kadar az bir hacim
değişikliği gösterirler.
• 5 . Forsterit :
• Forsterit refrakter malzeme, (2MgO • SiO2)
kompozisyonundaki bir magnezyum silikattır. Bu
çeşit refrakterler, içinde yaklaşık % 85 forsterit
bulunan olivin'lerden yapılır. Forsterit tuğlalar;
yüke oldukça dayanıklı olup, tekrar
ısıtıldıklarında çok az miktarda çekme
gösterirler. Genellikle fırınların tavan
kısımlarında kullanılırlar.
• 7. Grafit:
• Grafit, karbonun bir kristal yapılı olanıdır. En
yüksek refrakter özelliğe sahip malzemeden biridir.
Çalışılan sıcaklıklarda hiç yumuşamayıp, ancak
3600°C civarında süblime olur (katı olan, gaz faza
geçer). Hiçbir korozif madde ona etkide bulunamaz.
Yüksek sıcaklıklarda okside olarak (CO) veya
(CO2) yapar.
• Grafit, ısıyı ve elektriği çok iyi iletmektedir. Bu
nedenle indirekt ısıtmayı gerektiren hallerde grafit
refrakter malzemeden geniş ölçüde faydalanılır.
Son zamanlarda geniş uygulama alanı bulmuş olan
sürekli metal dökümlerinde metalin akıtıldığı kalıp
malzemesi olarak yine grafitten faydalanılmaktadır.
• Grafit potalar, değişik oranda grafit tozu ve
kil karışımından yapılmaktadır. Kil,
bağlayıcı olarak kullanılmakta olup, onun
% miktarı arttıkça potanın da kalitesi
düşmektedir. Karbon ve grafit elektrotlar,
sunî olarak petrol kok'undan elde edilen
grafitten yapılırlar.
• 8 . Metal refrakterler :
• İçi boş ve içinden hava veya su ile soğutulan
çelik, pik veya bakırdan yapılmış ceketler
refrakter malzeme olarak kullanılırlar. Hava veya
su ile soğutulmaksızın olduğu gibi kullanılan
hakiki anlamdaki refrakter metal olan platin,
sadece laboratuar teçhizatında kullanılmaktadır.
Demir ve demirden dışı metallerin üretiminde
kullanılan su ceketli (water - jacket) fırınlar, metal
refrakterin uygulamasına ait en iyi örnekleri
oluştururlar.
• 9.Diğer refrakterler :
• (CaO) iyi bir refrakter olmakla beraber, havadan
rutubet alarak hidrat, (CO2) alarak karbonat
yapmak suretiyle değişmektedir. Kalsine dolomit,
kalsiyum magnezyum karbonat, Siemens Martin
fırınlarında aşınan fırın kısımlarını tamir etmede
dolgu maddesi olarak kullanılmaktadır. Özel olarak
elektrik fırınlarında imal edilen diğer refrakter
çeşitlerinden (ZrO2.),Silisyum karbür (SiC), Korund
(Al2O3), Eritilmiş Kuvars (SiO2), Manyetit (Fe3O4)
sayılabilir. Bunlardan silisyum karbür yüksek ısı
iletkenliği istenen yerlerde tercih edilir. Manyetit,
bakır konverterlerinde, magnezit tuğlanın
korunmasında özel olarak kullanılır.
• İzolasyon Tuğlaları: Fırınlarda ve ısıl işlemlerin yapıldığı
her türlü tesiste ısı izolasyonu için yüksek gözenekli (%
40 - % 70 ) izolasyon tuğlaları kullanılır. Ancak bunlar
ateşe dayanıklı değildir. Bunların üretiminde ya yanarak
boşluk yapan maddeler ( odun talaşı, naftalin ) yada
yüksek gözenekli hammadde ( kieselgur ) kullanılır.
• 1200 oC’ ye kadar hatta daha yüksek sıcaklıklara kadar
kullanılabilen izolasyon tuğlaları hafif ateş tuğlası olarak
adlandırılır. Bunlar şamot hafif tuğla, kaolin hafif tuğla ve
alüminyum oksit hafif tuğlalardır. İzolasyon tuğlaları
soğukta basma dayanımı yaklaşık 700 kg/m3 özgül
ağırlıkta, 1,5 MPa ve 1100 kg/m3 ham özgül ağırlıkta 5
MPa olarak düşüktür.
• Özel Tuğlalar:
• Silisyum karbür, forsterit, zirkon, grafit ve
kromit gibi tuğlalardır.
• Bu tuğlalar hem ateşe dayanıklı hem de
yüksek sıcaklıkta hacim değişikliği
göstermemeleri nedeniyle normal refrakter
tuğlaya göre üstünlükleri vardır.
• Elektrikli fırınlarda kullanılırlar.
• Krom tuğlaları hammaddesi içinde (Cr2O3+
Al2O3 ) miktarı %60 veya daha fazla olan
tuğlalardır. Kromit içine düşük erime
sıcaklığına sahip silikatlar ve manyezit
ilave edilerek imal edilirler. Böylece
forsterit oluşur ve dayanıklılık artar.
• 2-SERAMİKLER
• Tablo: Seramik malzemelerin sembolleri, cinsleri ve kullanım yerleri
Sembol
KER 110
KER 111
KER 114
KER 118
KER 410
KER 515
KER 516
KER 541
KER 630
KER 631
KER 708
KER 710
KER 712
Seramik Çeşidi
Sert porselen su alma % 0
Porselen su alma % 0,5’den az
Kuvars porselen
Kil porselen
Korderitli seramik
Ateş tuğlası, aside dayanıklı
Ateş tuğlası, sıcaklık şokuna da
SiC içeren seramik
% 60 Al2O3 ‘li gözeneksiz seramik
% 80 Al2O3 ‘ li gözenekli seramik
Sinter kurund
Sinter kurund
Sinter kurund
Kullanıldığı Yerler
İzolatörler, kimya sanayi
Kimya ve tekstil sanayi
İzolatör kimya sanayi
Isıtma sanayi
Elektro ısıtma sanayi
Kimya sanayi
Kimya sanayi
Gaz ısıtma yapı elemanları
Termo eleman koruyucu
Boru
Laboratuar makineleri
Makine elemanları
Kesme takımları
Download

KİMYASAL METALURJİ (Refrakter Malzemeler