خشک بجھانے والے کوک اوون چوٹ کے ستونوں میں ریفریکٹری نقصان کا تجزیہ اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ ریفریکٹری مواد کی لچکدار طاقت اور تھرمل جھٹکا مزاحمت کو بہتر بنانا ان کی سروس لائف کو بڑھانے کا ایک مؤثر طریقہ ہے۔ ملائیٹ سلیکون کاربائیڈ کاسٹبلز میں سٹیل کے ریشوں کو متعارف کروانا کمک اور سختی فراہم کرتا ہے، اس طرح ان کی سروس کی زندگی میں توسیع ہوتی ہے۔ ریفریکٹری کاسٹبلز کی تعمیر اور کارکردگی کے لیے بائنڈر کی قسم اہم ہے۔ یہ مضمون مناسب بائنڈر کا تعین کرنے کے لیے کاسٹبلز کی ساخت اور خصوصیات پر تین بائنڈرز-خالص کیلشیم ایلومینیٹ سیمنٹ (Secar 71)، سلیکا سول، اور ایلومینو-سیلیکا جیل پاؤڈر-کے اثرات کا جائزہ لیتا ہے۔
عمومی جسمانی خصوصیات
110 ڈگری پر خشک ہونے اور 1000 ڈگری پر ہیٹ ٹریٹمنٹ کے بعد، کیلشیم ایلومینیٹ سیمنٹ-بانڈڈ نمونے میں سب سے کم ظاہری پوروسیٹی اور سب سے زیادہ بلک کثافت تھی، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ سیمنٹ-بانڈڈسلکان کاربائیڈ کاسٹبلزبہترین بہاؤ خصوصیات ہیں، نمونہ بنانے میں سہولت فراہم کرتے ہیں۔ کیلشیم ایلومینیٹ سیمنٹ-بانڈڈ نمونے کو 850 ڈگری پر نمایاں پانی کی کمی کا سامنا کرنا پڑا، جس کے نتیجے میں ظاہری پوروسیٹی میں اضافہ ہوا اور بلک کثافت میں کمی واقع ہوئی۔ 1000 ڈگری پر گرمی کے علاج کے بعد، نمونہ sintered اور سکڑ گیا، اس کی کثافت میں اضافہ ہوا.
کمرہ-درجہ حرارت کی لچکدار طاقت اور مختلف بائنڈر والے نمونوں کی کمپریشن طاقت گرمی کے علاج کے درجہ حرارت میں اضافہ کے ساتھ بڑھ گئی ہے۔ 110 ڈگری پر خشک ہونے کے بعد، کیلشیم ایلومینیٹ سیمنٹ کے ساتھ بندھے ہوئے نمونے میں سب سے زیادہ لچکدار طاقت تھی، 7.5 MPa، جب کہ ایلومینا-سلیکا جیل پاؤڈر کے ساتھ بندھے ہوئے نمونے کی طاقت سب سے کم تھی۔ اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ سیمنٹ اور پانی کے درمیان کیمیائی عمل مضبوط اور سخت ہو جاتا ہے، جس کے نتیجے میں سب سے زیادہ طاقت ہوتی ہے، جو ریفریکٹری کاسٹبلز کی تعمیراتی حفاظت کے لیے سب سے زیادہ سازگار ہے۔ 850 ڈگری پر ہیٹ ٹریٹمنٹ کے بعد، تین بائنڈر والے نمونوں کے کمرے کے درجہ حرارت کی لچکدار طاقت میں کوئی خاص فرق نہیں تھا۔ کیلشیم ایلومینیٹ سیمنٹ کے ساتھ بندھے ہوئے نمونے میں 53.6 MPa پر سب سے زیادہ کمرہ{10}}درجہ حرارت کمپریشن طاقت تھی۔ 1000 ڈگری پر ہیٹ ٹریٹمنٹ کے بعد، کیلشیم ایلومینیٹ سیمنٹ کے ساتھ بندھے ہوئے نمونے میں سب سے زیادہ کمرے-درجہ حرارت کی لچکدار طاقت، 14.3 MPa تھی، جب کہ ایلومینا-سلیکا جیل پاؤڈر کے ساتھ بندھے ہوئے نمونے میں سب سے زیادہ کمرہ-درجہ حرارت کمپریشن طاقت تھی۔ 70MPa پر۔ یہ اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ کیلشیم مونو ایلومینیٹ (CA)، کیلشیم ڈائیلومینیٹ (CA2)، اور کیلشیم ڈوڈیکلومینیٹ (C12A7) کے مراحل کیلشیم ایلومینیٹ سیمنٹ کی ہائیڈریشن سے پیدا ہوتے ہیں جو کہ اعلی بانڈنگ طاقت رکھتے ہیں۔ ایلومینو-سلیکا جیل پاؤڈر میں نینو-Al2O3 اور SiO2 ملائیٹ بانڈنگ فیز بنانے کے لیے رد عمل ظاہر کرتے ہیں، جو سلکان کاربائیڈ کاسٹ ایبل کی طاقت کو بڑھا سکتا ہے۔
تاکنا سائز کی تقسیم
1000 ڈگری پر ہیٹ ٹریٹمنٹ کے بعد، کیلشیم ایلومینیٹ سیمنٹ (گروپ A) کے ساتھ بندھے ہوئے نمونوں کا اوسط تاکنا سائز 0.23 μm تھا، جس کا درمیانی قطر 0.74 μm تھا۔ تاکنا سائز کی تقسیم سب سے زیادہ مرتکز تھی (0.01 μm سے 2 μm)۔ سلیکا سول (گروپ بی) کے ساتھ بندھے ہوئے نمونوں میں سب سے چھوٹا اوسط تاکنا سائز، 0.13 μm تھا، جس کا درمیانی قطر 0.40 μm تھا، اور ایک وسیع تاکنا سائز کی تقسیم (0.01 μm سے 4 μm)۔ ایلومینو-سلیکا جیل پاؤڈر (گروپ C) کے ساتھ بندھے ہوئے نمونوں میں سب سے بڑا اوسط سوراخ کا سائز، 0.28 μm تھا، جس کا درمیانی قطر 0.77 μm تھا۔ تاکنا سائز کی تقسیم 0.01 μm سے 6 μm تک تھی، لیکن تاکنا سائز کی تقسیم 0.01 سے 1 μm کی حد میں مرکوز تھی۔
اعلی-درجہ حرارت کی لچکدار طاقت
سلیکا سول-بانڈڈ نمونے میں سب سے زیادہ اعلی-درجہ حرارت لچکدار طاقت تھی، 13.7 MPa پر۔ سیمنٹ-بانڈڈ اور ایلومینا-سلیکا جیل پاؤڈر-بانڈڈ نمونوں میں بالترتیب 7.8 MPa اور 8.3 MPa پر درجہ حرارت کی لچکدار طاقت کم-تھی۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ سلیکا سول میں نینو-SiO2 نمونے کے اندر ایک سلکان-آکسیجن نیٹ ورک بناتا ہے اور انتہائی رد عمل والا ہوتا ہے۔ 1000 ڈگری پر، یہ فعال -Al2O3 مائیکرو پاؤڈر کے ساتھ آسانی سے رد عمل ظاہر کر کے ایک ملائیٹ نیٹ ورک بناتا ہے، جس سے نمونے کی طاقت میں اضافہ ہوتا ہے۔ ایلومینا-سلیکا جیل پاؤڈر میں کم SiO2 ہوتا ہے، لہذا 1000 ڈگری پر نمونے میں بننے والا ملائیٹ نیٹ ورک اتنا مضبوط نہیں ہے جتنا کہ سلیکا سول-بانڈڈ نمونہ ہے، جس کے نتیجے میں درجہ حرارت میں لچکدار طاقت کم ہوتی ہے۔ کیلشیم ایلومینیٹ سیمنٹ میں CaO کی ایک خاص مقدار ہوتی ہے، جو اعلی درجہ حرارت پر مواد میں SiO2 اور Al2O3 کے ساتھ آسانی سے رد عمل ظاہر کر کے کم-پگھلنے-پوائنٹ کے مراحل جیسے 3CaO×Al2O3 اور 2CaO×Al2O3×SiO2 بناتا ہے۔ یہ مراحل پھر اعلی درجہ حرارت پر مائع بن جاتے ہیں، جس سے نمونے کی اعلی-درجہ حرارت کی لچکدار طاقت کم ہوتی ہے۔
تھرمل شاک استحکام
سلیکا سول-بانڈڈ نمونے نے 7.8 MPa پر سب سے زیادہ بقایا لچکدار طاقت کی نمائش کی۔ ایلومینا-سلیکا جیل پاؤڈر کے ساتھ بندھے ہوئے نمونے نے 5.3 MPa پر سب سے کم بقایا لچکدار طاقت کی نمائش کی۔ کیلشیم ایلومینیٹ سیمنٹ کے ساتھ بندھے ہوئے نمونے نے اعلی بقایا لچکدار طاقت اور لچکدار طاقت برقرار رکھنے دونوں کی نمائش کی۔ کیلشیم ایلومینیٹ سیمنٹ-بانڈڈ اور سلیکا سول-بانڈڈ نمونوں کی اعلی تھرمل جھٹکا مزاحمت بالترتیب ان کے مرتکز سوراخ سائز کی تقسیم اور سلیکون-آکسیجن نیٹ ورک کی ساخت کی وجہ سے ہو سکتی ہے۔ متضاد ملٹی فیز ریفریکٹری میٹریل کے اندر، مراحل کے درمیان تھرمل ایکسپینشن گتانکوں میں فرق تھرمل توسیع کی مماثلت کے دوران سلکان کاربائیڈ کاسٹبلز میں متعدد مائیکرو کریکس کا سبب بنتا ہے۔ یہ مائیکرو کریکس نہ صرف لچکدار تناؤ کی توانائی کو جذب کرتے ہیں، بنیادی شگاف کی نشوونما کے لیے محرک قوت کو کم کرتے ہیں، بلکہ شگاف کی نوک پر مرکوز تناؤ کو بھی منتشر کرتے ہیں، شگاف کے پھیلاؤ کے لیے درکار توانائی کو ضائع کرتے ہیں اور مواد کی تھرمل جھٹکا مزاحمت کو بہتر بناتے ہیں۔
مزاحمت پہننا
1000 ڈگری پر sintering کے بعد مختلف بائنڈر کے ساتھ نمونوں پر ابریشن ٹیسٹ کیے گئے۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ ایلومینیٹ سیمنٹ-بانڈڈ اور ایلومینو-سلیکا جیل پاؤڈر-بانڈڈ نمونے کم پہننے کی نمائش کرتے ہیں، ایلومینیٹ سیمنٹ-بانڈڈ نمونہ سب سے کم پہننے کی نمائش کرتا ہے، 3.75 سینٹی میٹر پر، اور کولائیڈل سلیکا، سب سے زیادہ 7.58 سیمپل پر نمائش کرتا ہے۔ cm³ مجموعی اور میٹرکس پر مشتمل متضاد ریفریکٹری مواد کے لیے، کٹاؤ کا لباس عام طور پر سب سے پہلے میٹرکس کو ہٹاتا ہے، جس سے پھیلے ہوئے، الگ تھلگ جزیرے جیسے ذرات کو بنیادی لباس کے ہدف کے طور پر چھوڑ دیا جاتا ہے۔ یہ ذرات پھر گرتے ہیں، دراڑیں بناتے ہیں اور ارد گرد کے میٹرکس کو مزید نقصان پہنچاتے ہیں۔ ایلومینیٹ سیمنٹ-بانڈڈ نمونوں نے زیادہ کثافت کی نمائش کی، جس سے Si-O-SiO₂ پاؤڈر اور سیمنٹ ہائیڈریٹ کے درمیان Al بانڈز بنتے ہیں، جس کے نتیجے میں ایک سخت میٹرکس بانڈ اور بہتر پہننے کی مزاحمت ہوتی ہے۔ ایلومینو-سلیکا جیل پاؤڈر-بانڈڈ نمونوں میں، نینو-Al₂O₃ نے SiO₂ کے ساتھ ملائیٹ میٹرکس بنانے کے لیے رد عمل ظاہر کیا، لباس کی مزاحمت کو بڑھایا۔ کولائیڈل سلکا-بانڈڈ نمونوں نے میٹرکس میں متعدد مائیکرو کریکس کی نمائش کی، جس سے وہ کٹاؤ کے لباس کے لیے کم مزاحم ہیں۔
مائکرو اسٹرکچرل تجزیہ
1000 ڈگری پر ہیٹ ٹریٹمنٹ کے بعد، کیلشیم ایلومینیٹ سیمنٹ-بانڈڈ نمونوں نے میٹرکس اور ایگریگیٹ کے درمیان سخت ترین بندھن کا مظاہرہ کیا، جس سے ان کی اعلی کثافت، طاقت اور پہننے کی مزاحمت میں مدد ملتی ہے۔ مزید برآں، میٹرکس میں متعدد مائیکرو کریکس موجود ہیں، جس کے نتیجے میں ایک متمرکز تاکنا سائز کی تقسیم اور بہترین تھرمل جھٹکا مزاحمت ہے۔ سلیکا سول-بانڈڈ نمونوں نے متعدد خالی جگہوں اور مائیکرو کریکس کی نمائش کی، جو ان کی اعلی ظاہری پوروسیٹی، وسیع سوراخ کے سائز کی تقسیم، اور کمزور لباس مزاحمت میں حصہ ڈالتے ہیں۔ مزید برآں، ایک بڑے سلکا-آکسیجن نیٹ ورک کے ڈھانچے کی موجودگی نے ان کے اعلی اعلی-درجہ حرارت کی لچکدار طاقت اور بہترین تھرمل جھٹکا مزاحمت میں حصہ لیا۔ ایلومینا-سلیکا جیل پاؤڈر-بانڈڈ نمونوں نے مجموعی اور میٹرکس کے درمیان ایک بہتر بانڈ کی نمائش کی، میٹرکس میں ایک بڑے کالم نما ملائیٹ نیٹ ورک کے ساتھ، جس کے نتیجے میں اعلی میکانی خصوصیات اور لباس مزاحمت ہوتی ہے۔
