วัสดุทนไฟอสัณฐานหรือที่เรียกว่าวัสดุทนไฟจำนวนมากประกอบด้วยอนุภาคขนาดใหญ่และผงละเอียด และไม่จำเป็นต้องเผาหรือขึ้นรูปก่อนใช้งาน สามารถเปลี่ยนองค์ประกอบ คุณสมบัติ และกระบวนการของวัสดุได้อย่างยืดหยุ่นตามความต้องการ เช่น องค์ประกอบและขนาดอนุภาคของวัสดุทนไฟ ชนิดและปริมาณของสารยึดเกาะ การเลือกและการปรับส่วนผสมของสารเติมแต่ง (เช่น พลาสติไซเซอร์ สารเพิ่มความแข็ง สารหน่วง สารรีดิวซ์น้ำ ฯลฯ) และความหลากหลายของวิธีการก่อสร้าง (การเท การอัด การฉีดพ่น การฉายภาพ การก่อสร้างพลาสติก ฯลฯ) ทำให้อิฐเป็นวัสดุทนไฟ ก้าวใหญ่สู่โครงสร้างขนาดใหญ่ โปรไฟล์ และบูรณาการ ซึ่งเรียกว่าวัสดุทนไฟรุ่นที่สอง
วัสดุทนไฟอสัณฐานเป็นหนึ่งในวัสดุพื้นฐานที่สำคัญในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีซับในวัสดุทนไฟในอุตสาหกรรมเตาเผาที่มีอุณหภูมิสูง วัสดุทนไฟชนิดทนไฟเป็นวัสดุทนไฟชนิดไม่มีรูปทรงที่สำคัญ ลักษณะสำคัญของมันคือมีวงจรการจ่ายที่สั้น ไม่ถูกจำกัดด้วยรูปร่างของอุปกรณ์ และสามารถใช้งานได้โดยตรงโดยไม่ต้องเผาล่วงหน้า และส่วนผสมที่หลวมจะจับคู่กับชิ้นส่วนพุกที่เหมาะสมเพื่อสร้างและอบในสถานที่ วัสดุทนไฟชนิดคาสเทเบิลสามารถใช้ทำวัสดุบุผิวแบบไร้รอยต่อได้ หรือเรียกอีกอย่างว่าวัสดุทนไฟแบบรวม วัสดุทนไฟอสัณฐาน เช่น ลูกหล่ออลูมินาสูง ลูกหล่อปูนซีเมนต์ต่ำ อลูมินาสูง ลูกหล่อที่ทนต่อการสึกหรอของเส้นใยเหล็ก และวัสดุหล่อคอรันดัม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการออกแบบซับในของเตาเผาซีเมนต์ เป็นเวลาหลายปีแล้วที่ถูกนำมาใช้ในชั้นวัสดุทนไฟของอุปกรณ์ระบายความร้อนในส่วนต่างๆ
1. การจำแนกประเภทวัสดุทนไฟอสัณฐาน
1) วัสดุอัดฉีด
วัสดุชนิดหนึ่งที่มีความลื่นไหลได้ดีหลังจากผสมกับน้ำ หรือที่เรียกว่าวัสดุเท หลังจากการปั้นจะต้องได้รับการบ่มอย่างเหมาะสมเพื่อให้จับตัวเป็นก้อนและแข็งตัว สามารถใช้ได้หลังจากการอบตามระบบที่กำหนด วัสดุยาแนว ได้แก่ ปูนเม็ดอลูมิเนียมซิลิเกต วัสดุคอรันดัม หรือปูนเม็ดทนไฟอัลคาไลน์เป็นมวลรวม วัสดุยาแนวน้ำหนักเบาใช้ perlite, vermiculite, ceramsite และ alumina hollow ball ที่ขยายตัวเป็นมวลรวม สารยึดเกาะคือแคลเซียมอะลูมิเนตซีเมนต์ แก้วน้ำ เอทิลซิลิเกต โพลีอะลูมิเนียมคลอไรด์ ดินเหนียวหรือฟอสเฟต ฯลฯ สารเติมแต่งขึ้นอยู่กับการใช้งาน และหน้าที่ของมันคือการปรับปรุงประสิทธิภาพการก่อสร้างและประสิทธิภาพทางกายภาพและทางเคมี
วิธีการขึ้นรูปแบบก่อสร้างของวัสดุยาแนว ได้แก่ วิธีการสั่นสะเทือน วิธีฉีดด้วยปั๊ม วิธีฉีดด้วยแรงดัน วิธีฉีดพ่น ฯลฯ วัสดุการอัดฉีดมักใช้ร่วมกับพุกโลหะหรือเซรามิกเพื่อทำซับโดยรวม หากเสริมด้วยเส้นใยสแตนเลส สามารถต้านทานการสั่นสะเทือนทางกลและทนต่อแรงกระแทกจากความร้อนได้ วัสดุยาแนวใช้เป็นซับในของเตาเผาบำบัดความร้อนต่างๆ เตาเผาแร่ เตาหลอมตัวเร่งปฏิกิริยา เตาหลอมแปลง ฯลฯ และยังใช้เป็นเยื่อบุของเตาหลอมและน้ำยาซักผ้าที่อุณหภูมิสูง เช่น เตาหลอมตะกั่ว-สังกะสี , อ่างดีบุก, เตาอาบน้ำเกลือ, ถังต๊าปหรือต๊าปเหล็ก, ถังเหล็ก, หัวดูดของอุปกรณ์กำจัดก๊าซหมุนเวียนแบบสุญญากาศของเหล็กหลอมเหลว ฯลฯ
2) พลาสติก
ดินเหนียวหรืออะโดบีที่มีความเป็นพลาสติก เมื่อใช้แรงภายนอกที่เหมาะสม จะทำให้เสียรูปได้ง่ายโดยไม่เกิดการแตกร้าว หลังจากขจัดความเครียดแล้วจะไม่ทำให้เสียโฉมอีกต่อไป วัสดุพลาสติก ได้แก่ กึ่งซิลิเซียส ดินเหนียว อลูมินาสูง เพทาย คาร์บอน ฯลฯ รวมถึงวัสดุพลาสติกน้ำหนักเบา แต่จะต้องเติมพลาสติกด้วยวัสดุที่ทำให้เป็นพลาสติก ซึ่งส่วนใหญ่เป็นดินเหนียวที่มีความเหนียวสูง และพลาสติกไซเซอร์ก็สามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงความเป็นพลาสติกของดินเหนียวนี้ได้ พลาสติไซเซอร์ ได้แก่ คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส เดกซ์ทริน ลิกโนซัลโฟเนต เป็นต้น สารยึดเกาะที่ใช้สำหรับพลาสติก ได้แก่ ดินเหนียวพลาสติก กรดฟอสฟอริก อะลูมิเนียมไดไฮโดรเจนฟอสเฟต อะลูมิเนียมซัลเฟต เป็นต้น พลาสติกอะลูมิเนียมออกไซด์ที่มีกรดฟอสฟอริกหรือสารยึดเกาะฟอสเฟตจะทำปฏิกิริยากับอะลูมิเนียมออกไซด์ระหว่างการเก็บรักษา ผลิตอะลูมิเนียมออร์โธฟอสเฟตที่ไม่ละลายน้ำและทำให้โคลนแข็งตัว ดังนั้นควรเติมสารกันบูด เช่น กรดออกซาลิก กรดซิตริก อะซิติลาซีโตน เป็นต้น
วิธีการก่อสร้างโดยทั่วไปใช้วิธี tamping หรือการสั่นสะเทือน เมื่อสร้างซับในเตาหลอมแบบอินทิเกรตด้วยพุกพลาสติก โลหะ หรือเซรามิกจะต้องติดตั้ง พลาสติกสามารถใช้เป็นซับในบ่อแช่ เตาให้ความร้อน หม้อไอน้ำ และอุปกรณ์ระบายความร้อนอื่นๆ และยังใช้ห่อหุ้มท่อระบายความร้อนด้วยน้ำของเตาให้ความร้อน
3) วัสดุกันกระสุน
ส่วนผสมทนไฟที่ใช้สำหรับการยิงหรือฉีดพ่นด้วยเครื่องพ่นสารเคมี ตามวิธีการยิงปืน มันสามารถแบ่งออกเป็นปืนเปียก (หรือปืนลูกซอง) ปืนกึ่งแห้ง และปืนไฟ (เปลวไฟ) การยิงแบบเปียกใช้ลมอัดในการพ่นโคลนที่มีผงทนไฟ 20 ~ 40 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งสามารถทำให้เกิดการกระจายของหมอกสูง อัตราการยึดเกาะสูง และการยิงแบบชั้นบางที่สม่ำเสมอมากขึ้น การยิงกึ่งแห้งคือการเติมน้ำที่หัวฉีดเพื่อทำให้ผงวัสดุทนไฟที่พ่นด้วยลมอัดเปียก ปริมาณน้ำที่เติมคือ 11 ~ 14 เปอร์เซ็นต์ และอัตราการยึดเกาะต่ำ จึงสามารถฉีดในชั้นที่หนาขึ้นได้ การยิงปืนเป็นการยิงแบบแห้ง วัสดุยิงปืนจะถูกส่งไปยังเปลวไฟของปืนฉีดออกซิเจนเชื้อเพลิง และวัสดุยิงปืนจะหลอมละลายบางส่วนในเปลวไฟของหัวฉีดและติดเข้ากับเยื่อบุอิฐ
วัสดุที่ใช้ยิงปืน ได้แก่ อะลูมิเนียมซิลิกอน อะลูมิเนียมซิลิกอนเซอร์โคเนียม แมกนีเซียม แคลเซียมแมกนีเซียม แมกนีเซียมโครเมียม ฯลฯ สารยึดเกาะที่ใช้ ได้แก่ โซเดียมซิลิเกต ฟอสเฟต โพลีฟอสเฟต ยางมะตอย เรซิน ฯลฯ เพื่อปรับปรุงอัตราการยึดเกาะ ดินเหนียว เบนโทไนต์ มะนาว และสารเติมแต่งอื่นๆ เพื่อให้แน่ใจว่าการเผาผนึกที่ดีของวัสดุยิงปืน จะมีการเติมสารช่วยการเผา เช่น เซอร์เพนไทน์ โอลิวีนบริสุทธิ์ มะนาว ดินทนไฟ เหล็กออกไซด์ ฯลฯ
4) เคลือบทนไฟ
วัสดุที่ใช้กับอิฐทนไฟ ตามข้อกำหนดการใช้งานและวิธีการก่อสร้างที่แตกต่างกัน สามารถเตรียมสารเคลือบทนไฟได้ในรูปของโคลนและโคลน สารยึดเกาะที่ใช้จะแตกต่างกันไปตามวัสดุ เช่น ฟอสเฟต โพลีฟอสเฟต และแมกนีเซียมซัลเฟตสำหรับการเตรียมสารเคลือบอัลคาไลน์สำหรับการหล่อแบบต่อเนื่อง ดินเหนียว อะลูมิเนียมไดไฮโดรเจนฟอสเฟต อะลูมิเนียมโครเมียมฟอสเฟต แก้วน้ำ ฯลฯ ใช้สำหรับเตรียมสารเคลือบอลูมินาสูง เพื่อปรับปรุงความสามารถในการละเลงของสารเคลือบ โดยทั่วไปจะมีการเติมสารเติมแต่ง เช่น พลาสติไซเซอร์ การเคลือบส่วนใหญ่จะใช้เป็นสารเคลือบป้องกันสำหรับซับในของอุปกรณ์ระบายความร้อนต่างๆ หรือเพื่อซ่อมแซมความเสียหายในท้องถิ่นของเยื่อบุอิฐ
5) วัสดุกระแทก
วัสดุทนไฟหลวมที่มีความเป็นพลาสติกต่ำมากหรือไม่มีเลย วัสดุ ได้แก่ ซิลิเซียส ดินเหนียว อลูมินาสูง คอรันดัม เซอร์คอน ซิลิกอนคาร์ไบด์ คาร์บอน แมกนีเซียม ฯลฯ ตามวัสดุและสภาพการบริการของวัสดุกระแทก สามารถใช้สารยึดเกาะอนินทรีย์หรืออินทรีย์ที่คล้ายกับวัสดุเทได้ เช่น น้ำ- เดกซ์ทรินที่ละลายน้ำได้, คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส, ลิกนิน, ซัลโฟเนต, โพลีไวนิลแอลกอฮอล์; ขี้ผึ้งพาราฟิน ยางมะตอย น้ำมันดิน เรซินฟีนอล โพลิโพรพิลีนสุ่ม ฯลฯ ที่มีความทนทานต่อน้ำและความยืดหยุ่นจากความร้อน
วัสดุกระแทกใช้โครงสร้างการกระแทกแบบบังคับ โดยมีความพรุนต่ำและมีความหนาแน่นสูง ดังนั้น ในบรรดาวัสดุทนไฟอสัณฐาน วัสดุที่ชนกันจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการบุของเตาถลุงและภาชนะต่างๆ ที่มีส่วนผสมของโลหะหลอมที่อุณหภูมิสูง เช่น เตาแบบเปิดและเตาไฟฟ้า เตาหลอมแบบเหนี่ยวนำต่างๆ เตาหลอมแบบถลุง ถังเหล็ก ฯลฯ
6) วัสดุฉายภาพ
โคลนกึ่งแห้งที่ฉายและเรียงรายไปด้วยโปรเจ็กเตอร์ ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อสร้างซับในของดรัมเหล็กหนึ่ง วัสดุเป็นซิลิเซียส, หินแว็กซ์, ดินเหนียว, อลูมินาสูงและเพทาย โพรเจกไทล์อะลูมิเนียมสูงและซิลิคอนสูงและมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย
2. การใช้วัสดุทนไฟอสัณฐาน
1) ลักษณะของบล็อกสำเร็จรูปแบบหล่อได้
บล็อกหล่อสำเร็จรูปของ castable จะต้องผ่านการอบชุบด้วยความร้อนที่อุณหภูมิต่ำกว่าเท่านั้น เป็นวัสดุทนไฟคาร์บอนต่ำและสีเขียว และเป็นเทคโนโลยีเฉพาะในเทคโนโลยีซับในวัสดุทนไฟ สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการบริการของวัสดุทนไฟ ลดการใช้วัสดุทนไฟ มีคุณภาพมีเสถียรภาพและประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ เราทราบดีว่าจุดประสงค์ในการเพิ่มเส้นใยเหล็กลงในวัสดุที่หล่อได้คือการปรับปรุงคุณสมบัติทางกลของวัสดุที่หล่อได้ ยับยั้งการสร้างรอยแตกร้าว หรือจำกัดการขยายตัวของรอยแตกเมื่อก่อตัวขึ้น รูปด้านล่างแสดงเส้นใยเหล็กที่หล่อได้ บล็อกหล่อสำเร็จรูปด้วยเส้นใยเหล็กทำด้วยกระบวนการพิเศษ สร้างรูปร่างตามตำแหน่งและความต้องการของกระบวนการ และดำเนินการอบชุบด้วยความร้อนตามสภาพการทำงานหลังการขึ้นรูป
