سوال:
در پاتیل فولادسازی با گریدهای فولاد ساختمانی، کدام یک از این دو نوع نسوز مناسب تر است و چرا؟ نسوز های آلومینایی یا منیزیتی؟
پاسخ:
نسوزهای منیزیتی: انتخابی بهینه برای پاتیل‌های فولادسازی گرید ساختمانی
در پاتیل‌های فولادسازی که به تولید فولادهای ساختمانی اختصاص دارند، نسوزهای بر پایه منیزیوم، به ویژه نسوزهای منیزیتی-کربنی، عملکرد برتری نسبت به نسوزهای آلومینایی از خود نشان می‌دهند. این برتری ریشه در خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد منیزیوم در مواجهه با شرایط خاص فرآیند تولید فولادهای ساختمانی دارد.
۱. مقاومت شیمیایی در برابر سرباره‌های بازی
فرآیند تولید فولاد ساختمانی نیازمند حذف عناصر مزاحمی نظیر فسفر و گوگرد است که غالباً با استفاده از مواد قلیایی همچون آهک و تشکیل سرباره‌های بازی همراه است. نسوزهای منیزیتی (MgO) به دلیل ماهیت بازی خود، سازگاری شیمیایی بالایی با این سرباره‌ها داشته و در برابر خوردگی ناشی از آن‌ها مقاومت چشمگیری از خود نشان می‌دهند. در مقابل، نسوزهای آلومینایی (Al₂O₃) که دارای ماهیت خنثی یا اسیدی هستند، در تماس با سرباره‌های بازی به سرعت دچار خوردگی و انحلال می‌شوند. این واکنش می‌تواند منجر به تشکیل فازهای شکننده مانند اسپینل یا آلومینات کلسیم گردد که به تخریب سریع‌تر نسوز و افزایش نرخ فرسایش آن (حدود ۲ تا ۳ میلی‌متر به ازای هر سیکل کاری در مقایسه با کمتر از ۱ میلی‌متر برای نسوزهای منیزیتی-کربنی) منجر می‌شود.
۲. پایداری حرارتی و مقاومت در برابر شوک حرارتی
منیزیم دارای نقطه ذوب بسیار بالایی (حدود 2800∘C) است که آن را برای محیط‌های با دمای فوق‌العاده بالا در پاتیل‌های فولادسازی ایده‌آل می‌سازد. در حالی که آلومینا نیز نقطه ذوب بالایی دارد (حدود 2050∘C)، پایداری آن در حضور سرباره‌های قلیایی کاهش می‌یابد. علاوه بر این، افزودن کربن به ترکیبات نسوزهای منیزیتی، مقاومت آن‌ها را در برابر شوک حرارتی افزایش می‌دهد، که یک مزیت حیاتی در سیکل‌های حرارتی مکرر پاتیل‌های فولادسازی محسوب می‌شود.
۳. افزایش عمر مفید و کاهش هزینه‌ها
عمر عملیاتی طولانی‌تر نسوزهای منیزیتی در مقایسه با نسوزهای آلومینایی، به دلیل مقاومت بالاتر آن‌ها در برابر خوردگی سرباره‌های بازی و دماهای بالا، به طور قابل توجهی هزینه‌های تعویض نسوز و زمان توقف تولید را کاهش می‌دهد. نرخ فرسایش پایین‌تر نسوزهای منیزیتی-کربنی به معنای سیکل‌های کاری بیشتر و در نتیجه بهره‌وری بالاتر است. برآوردها نشان می‌دهد که عمر نسوزهای منیزیتی در این شرایط می‌تواند تا سه برابر بیشتر از نسوزهای آلومینایی باشد. این عامل، با وجود قیمت اولیه بالاتر نسوزهای منیزیتی، آن‌ها را در بلندمدت از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می‌سازد.
۴. مقاومت در برابر نفوذ مذاب و کنترل ناخالصی‌ها
نسوزهای منیزیتی-کربنی به دلیل ساختار متراکم و تخلخل کمتر، مقاومت بهتری در برابر نفوذ مذاب و سرباره از خود نشان می‌دهند که به افزایش طول عمر آن‌ها کمک می‌کند. همچنین، استفاده از نسوزهای منیزیتی با سرباره‌های بازی سازگار است و تداخل شیمیایی کمتری ایجاد می‌کند، که این امر به کنترل مؤثرتر ناخالصی‌هایی مانند گوگرد و فسفر در فولاد مذاب کمک می‌کند.
نتیجه‌گیری
با توجه به مقاومت شیمیایی عالی در برابر سرباره‌های بازی، تحمل دمای بسیار بالا، مقاومت در برابر شوک حرارتی، کاهش قابل توجه هزینه‌های عملیاتی و توانایی کمک به کنترل ناخالصی‌ها در فولاد، نسوزهای منیزیتی-کربنی به عنوان گزینه بهینه و استاندارد برای پوشش داخلی پاتیل‌های فولادسازی مورد استفاده در تولید فولادهای ساختمانی شناخته می‌شوند.