Monolitik Refrakter Malzemelerde Temel Özelliklerin Detaylandırılması
1.Giriş
Monolitik Refrakter Malzemelerin Teknik Bilgi Formları (Data Sheet) malzemelerin
laboratuar koşullarında Standardlara uygun olarak yapılmış test sonuçlarına göre
tanımlayan dokümanlardır.Bu dokümanlarda malzemelerin verilen özellikleri, kullanım
yerindeki çalışma koşulları ve operasyon kriterlerine göre malzeme seçiminde
kullanılmaktadır.Kısacası Malzeme Teknik Bilgi Formları doğru seçim yapmak amacıyla
hazırlanmış ve o malzemenin uluslararası Standardlara göre laboratuar koşullarında
tanımlanmış karakteristiğidir.Hiç bir zaman kullanıldığı yerde aynı teknik değerleri
sağlayacağının garantisi anlamını taşımaz.Sadece kullanım yerindeki çalışma kriterleri için
karakteristiğinin uygun olup olmadığı konusunda inceleme yapmak için kullanılmalıdırlar
2.Temel Özelliklerin Detaylandırılması
Monolitik Refrakter Malzemelerin Teknik Bilgi Formlarında belirtilen özelliklerin
tanımlanması ve ne anlam taşıdığı sağlıklı seçim yapabilmek için çok önemlidir.Bu
özelliklerin ifade ettiği anlamları aşağıda açıklanmıştır.
•
Maksimum Servis Sıcaklığı
Temiz bir sıcak gaz atmosferinde sadece yüzün ısıtılması durumunda müsaade
edilebilecek en yüksek kullanım sıcaklığıdır.Birden fazla yüzün ısıtılması, korozif
gazların bulunması, mekanik yüklerin varlığı, toz ve curufun bulunması bu
sıcaklığın düşmesi anlamını taşır.
ASTM C 401 Refrakter betonların Sınıflandırmasına ait bir Standarttır.Bu
standartta sınıflandırma Maksimum kullanım sıcaklığına göre
yapılmaktadır.Sınıflandırma kriteri ise ASTM C 417 standardına göre test edilerek
bulunmuş Kalıcı Boyutsal Değişimin en fazla % 1,5 olduğu sıcaklıktır. Bu nedenle
Maksimum Servis Sıcaklığı olarak belirtilen müsaade edilebilir sıcaklıkta
malzemenin kalıcı boyutsal değişiminin % 1,5 den fazla olmaması gerekir.
•
Hammadde Bazı
Malzemede kullanılan ana hammaddenin tipi örneğin şamot, boksit andaluzit gibi
•
Bağ Türü
Monolitik Malzemelerde genellikle üç tip bağ türü vardır.
1. Hidrolik Bağ : Refrakter Çimento ile Sağlanır.Genel olarak
Refrakter Betonlar hidrolik bağlı malzemelerdir.
2. Kimyasal Bağ : İnorganik malzemelere kullanılarak oluşturulan bağ
yapısıdır.(örnek fosfat ve silikatlar)
3. Seramik Bağ : Refrakter hammaddelerin yüksek sıcaklıkta birbirleri
ile yaptığı bağ yapısıdır.(örnek bağlama kili ile şamotun yüksek
sıcaklıkta bağ yapması)
•
Uygulama Biçimi
Uygulama biçimi bir anlamda kullanım yöntemidir.Monolitik Malzemelerin
uygulama biçimleri aşağıdaki şekilde özetlenebilir.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Klasik Şişleme yöntemi ile döküm
Vibrasyon uygulayarak döküm
Kendiliğinden Akarak Yerleşme (Self Flow)
Dövme (Tabanca veya Çekiçle)
Püskürtme Yöntemi ile uygulama
Sıva şeklinde uygulama
•
Kuru Malzeme İhtiyacı
Birim hacim için gereken kuru malzeme miktarıdır. Refrakter betonlar suyla
karıştırılarak uygulanan ve refrakter çimento içeren malzemelerdir.Suyun belli bir
kısmı 110-120°C da buharlaşarak refrakter bünyeden ayrılır.Bu nedenle Kuru
Malzeme ihtiyacı 110°C da kurutulmuş numunelerin hacim ağırlığı olarak
düşünülmemelidir.Kuru Malzeme İhtiyacı 110°C da kurutulmuş numunelerin
hacim ağırlığından her zaman daha azdır.Ancak püskürtme refrakterlerde (rebound
loss) olarak tanımlanan uygulama kaybı bazen kuru malzeme ihtiyacı ile birlikte
verilebilir.Zaman zaman da döküm uygulaması sırasındaki operasyon kaybı olarak
bilinen miktarlar da kuru malzeme ihtiyacına dahil edilebilmektedir.Ancak bu tür
durumlarda açıklayıcı bilgiler Teknik Bilgi Formlarında mutlaka bulunmalıdır.
•
Uygulama Suyu İhtiyacı
Kuru olarak temin edilen malzemelerin uygulaması için gerekli su
miktarıdır.Genellikle 100 kg kuru malzeme miktarı için kullanılması gereken litre
olarak verilir.
Refrakter betonların uygulamasında kullanılan su üç şekilde karşımıza çıkar.Bunlar,
1. Hidrolik bağları oluşturmak için refrakter çimento ile tepkiyen su
miktarı
2. Serbest Yoğrulma Suyu
3. Uygulama sırasında oluşan kapiler kanalcıklarda biriken su.
Hidrolik bağları oluşturan su ancak 400-800°C da hidrolik bağların bozunması
sonucu refrakter malzemeden ayrılır.Serbest yoğrulma suyu ise 110°C da kurutma
işlemi sonucunda bünyeyi terk eder.Kapiler kanalcıklarda biriken suyun tamamı ise
250-300°C sıcaklık aralığında refrakter bünyeden uzaklaşmış olur.Bu temel bilgiler
malzemelerin kurutma ve temperleme işlemleri için mutlaka dikkate alınması
gereken konulardır.
Refrakter betonların uygulama biçimlerine göre su miktarları da değişiklik
gösterir.Klasik şişleme yöntemi ile uygulama için gerekli su miktarı, vibrasyon
uygulaması için gereken su miktarından her zaman daha fazladır.L.C. Refrakter
betonların uygulaması özel durumlar haricinde mutlaka vibrasyonla yapılmalı ve
kullanım suyu düşük seviyede olmalıdır.
Uygulama için mutlaka mikser kullanılmalı ve ilgili talimatlara uyulmalıdır.SelfFlow malzemelerin kullanım oranları L.C veya U.L.C. olması durumunda bile
genelde vibrasyon uygulamalarına göre daha fazladır.Ancak karıştırma için mutlaka
yüksek devirli bir intensif mikser kullanılmalı ve karıştırma en az 4-5 dakika ve
yüksek devirde olmalıdır.Gerçekte tüm self flow refrakter betonlar daha az su
kullanılarak ve uygun kıvam ayarlaması yapılarak vibrasyonla
uygulanabilmektedirler.
•
Tanecik Boyutu
Malzemenin en büyük tanecik boyutu ve tanecik dağılım aralığını gösterir.
•
Kimyasal Bileşim
Ürünün kimyasal bileşimi genellikle ana bileşenler ve safsızlık olarak kabul edilen
minör bileşenlerden oranlarından oluşur.Örneğin Alumina –Silikat Malzemelerde
Al2O3 ana bileşen, alkaliler, Fe203 ve özellikle refrakter betonlar için Ca0 değeri
de diğer bileşenlerdir.TiO2, Si02 ve MgO genelikle özel bir durum olmadıkça
belirtilmezler.Ancak Bazik ürünlerde ise MgO, ve Cr203 ana bileşen, CaO ve SiO2
diğer önemli minör bileşenlerdir.
Malzemenin hammadde bazı aslında kimyasal bileşimi
şekillendirmektedir.Refrakter betonlar için ise CaO oranı çimento miktarının bir
göstergesidir.Alkaliler, TiO2 ve Fe203 oranı ise hammaddenin safsızlıklarının
karakteristiği hakkında bilgiler vermektedir.
•
Hacim Ağırlığı
Uygulaması yapılmış ve 110°C da kurutulmuş olan birim hacimdeki malzeme
miktarıdır. Monolitik malzemenin ana hammaddesinin hacim ağırlığı, porozitesi ve
tane dağılımı hacim ağırlığını doğrudan etkiler. Bir başka deyişle genel
karakteristiğini ortaya koyar. Kullanılan su miktarının fazlalığı ve uygulama
yöntemi ise hacim ağırlığına doğrudan etkileyen diğer faktörlerdir.
Suyun fazla kullanılması hacim ağırlığını doğrudan etkiler ve malzemenin
uygulama sonrası porozitesinin yüksek olmasına sebep olur.Aşağıda Grafik.1. de su
oranının değişmesi ile hacim ağırlığının nasıl değiştiği gösterilmiştir.Bu değerler
yüksek aluminalı düşük çimento içeren bir malzemeye ait olup uygulama şekli
vibrasyonlu dökümdür.
Hac im A ğ ırlığ ı -­‐-­‐ S u Oranı İliş k is i
7
6,5
6
6
5,5
5
4
5
4,5
4
2,82
2,87
2,90
2,93
3,03
2
3,00
3
1
0
Su Oranı %
Hacim Ağırlığı g / cm 3
1
2
3
4
5
6
4
4,5
5
5,5
6
6,5
3,03
3
2,93
2,9
2,87
2,82
Grafik 1.Hacim Ağırlığı –Su Oranı İlişkisi
•
Soğukta Kırılma (Basma) Mukavemeti
Laboratuar koşullarında ilgili Standard yöntemlerine göre hazırlanmış test
numuneleri 110°C da kurutulur.Kurutulmuş numunelerin üzerine yük uygulaması
sonucu kırıldığı noktada birim yüzeye uygulanmış yük miktarıdır.Ayrıca
Kurutulmuş numuneler değişik sıcaklıklarda pişirildikten sonra da bu mukavemet
testi yapılmaktadır.Örneğin 800°C (Hidrolik bağların en zayıf olduğu nokta)
1000°C (Seramik bağların oluşmaya başladığı nokta) ve diğer kullanım ve
sınıflandırma sıcaklıkları.
Monolitik malzemelerde kullanılan ana hammaddenin porozitesi, ürünün tane
dağılımı mukavemet değerlerini doğrudan etkiler yani karakteristiğini ortaya
koyar.Kullanılan su miktarı ve uygulama yöntemi ise aynı hacim ağırlığında olduğu
gibi mukavemeti doğrudan etkileyen faktörlerdir.Aslında fazla su ile ve uygun
yöntemle uygulanmamış malzemenin hacim ağırlığı düşerken koflaşacağı ve bu
malzemenin mukavemet değerinin de düşeceği açıktır.Bu da gösteriyor ki hacim
ağırlığı ile mukavemet arasında birbirine doğrudan bağlı bir ilişki mevcuttur.
Aşağıda Grafik.2. de su oranının değişmesi ile S.B.M değerlerinin nasıl değiştiği
gösterilmiştir.Bu değerler yukarda belirtilen yüksek aluminalı düşük çimento içeren
bir malzemeye ait olup uygulama şekli yine vibrasyonlu dökümdür.
S .B.M.S u Oranı İliş k is i
120
100
20
4
4,5
5
5,5
50
72
89
102
40
58
60
115
S .B .M N / mm2
80
6
6,5
0
Grafik 2 Soğukta Basma Mukavemeti –Su Oranı İlişkisi
•
Kalıcı Boyutsal Değişim
Standardlara göre hazırlanmış test numunelerinin, istenen herhangi bir sıcaklığa
ısıtılıp soğutulmasından sonra oluşan kalıcı boyut değişimlerinin yüzde olarak ifade
edilen miktarıdır.Bu özellik de hacim ağırlığı ve mukavemet değerlerin de olduğu
gibi ana hammaddenin artan sıcaklıklardaki davranışına, ürünün tane dağılımına,
kullanım suyu ve uygulama yöntemine doğrudan bağlıdır.Ana hammadde olarak
kullanılan boksit ve andaluzitin sıcaklık artışı ile genleşme özelliği, şamotun ise
büzülme özelliği ortaya çıkar.Korundun ise sıcaklık karşısında çok kararlı bir
davranışı vardır.
•
Isıl İletkenlik
Isı aktarım hesaplamaları için kullanılan katsayıdır.Yine aynı şekilde üründe
kullanılan hammaddenin karakteristiğine ve hacim ağırlığı ile doğrudan ilgisi
vardır.Hacim ağırlığı yüksek olan iyi yerleşmiş malzemede ısı aktarım hızı daha
yüksektir. Kullanılan ana hammaddelerden genel karakteristik olarak boksit şamot
ve andaluzitten daha yüksek, korund ise boksitten daha yüksek ısı aktarım hızına,
dolayısı ile ısıl iletkenliğe sahiptir.
Bu temel özelliklerin tesbiti için kullanılan uluslararası test yöntemleriı ise şöyle
ise aşağıda verilmiştir.
Test Edilecek Özellik
•
•
•
•
•
•
•
Hacim Ağırlığı
Tane Dağılımı
Su İhtiyacı-Test Numunesi Hazırlama
Kimyasal Bileşim
Soğukta Kırılma Mukavemeti
Kalıcı Boyutsal Değişim
Isıl İletkenlik
Test Standardı
ASTM C 134
ASTM C 92
ASTM C 862
ASTM C 573
ASTM C 133
ASTM C 113
ASTM C 417
PRE
PRE
PRE
PRE
PRE
PRE
PRE
R 9
R 25
R26.1.2.3.4
R 24
R 27
R 28.1
R 32
Malzeme Teknik Bilgi Formlarının aslında o malzemenin bir tür kimlik kartı olduğu açıktır
Bu teknik kimliğin tanımlanması doğal olarak laboratuarlarda yapılacak testler ile
mümkündür.Bu testler de uluslar arası kabul görmüş test yöntemleri. olmalıdır.Testlerin
yapılacağı laboratuarlar da test yöntemlerinde belirtilen araç, gereç ve diğer tüm koşulları
sağlayan laboratuarlar olmak zorundadır.Bir başka deyişle test yapılacak laboratuarlar
dünyanın neresinde olursa olsun, test için gerekli aynı koşulları sağlamak zorundadırlar ki:
bulunacak test sonuçları birbiri ile karşılaştırılabilecek durumda olsunlar. Aynı koşullarda
yapılmayan testlerden elde edilecek sonuçların karşılaştırılmasının hiçbir anlamı yoktur.
Testler aynı koşullar sağlanarak yapılmış olsa bile belli sapmaların olması
kaçınılmazdır.Nitekim standartların son bölümlerinde laboratuarlar arası oluşabilecek fark
ile detaylı açıklama her zaman mevcuttur.Test sırasında elde edilen sonuçlar da bile
sapmalar görülebilmektedir.Bu nedenle istatistik yöntemler uygulanarak sapmalar
hesaplanmakta ve bunların kabul edilebilir sınırları belirtilmektedir. Laboratuarlar arası
değer sapmaları için, standartlar bazen konuyu tarafların mutabakatına
bırakmaktadır.(Örneğin kimyasal analizde alumina-Al2O3 değeri gibi)
Teknik Bilgi Formlarında en alt tarafta tüm firmalar, verilen değerlerin laboratuar test
değerleri olduğunu ve kullanılan hammaddelerin özelliklerinde olabilecek dalgalanmalar
nedeni ile makul sınırlar içinde değişkenlik gösterebileceğini, bunun doğal sonucu olarak
da kesin spesifikasyon olarak kullanılamayacağını belirtirler.Bu doğru bir yaklaşımdır.
4. Sonuç
Malzeme Teknik Bilgi Formlarının aslında o malzemenin bir tür kimlik kartı olup
malzemelerin laboratuar koşullarında Standardlara uygun olarak yapılmış test sonuçlarına
göre tanımlayan dokümanlardır. Kullanıldığı yerde aynı teknik değerleri sağlayacağının
garantisi anlamını taşımaz.Sadece kullanım yerindeki çalışma kriterleri için
karakteristiğinin uygun olup olmadığı konusunda inceleme yapmak için kullanılmalıdırlar.
Download

Monolitik Refrakter Malzemelerin Teknik Bilgi Formları