يشير مصطلح “الألومينا اللوحية” إلى المادة الخام نفسها، بينما يشير مصطلح “المواد الحرارية اللوحية” إلى المنتج النهائي – الطوب أو المواد المصبوبة أو البلاستيك أو أي شكل متجانس آخر – الذي يستخدم الألومينا اللوحية كمادة أساسية.
ما هي المواد الحرارية اللوحية؟
المواد الحرارية اللوحية هي فئة من المواد الحرارية عالية الألومينا، حيث يكون المكون الرئيسي فيها هو الألومينا اللوحية . والهدف هو نقل الخصائص المميزة لحبيبات الألومينا اللوحية إلى منتج نهائي متين قادر على تحمل الظروف الحرارية والكيميائية والميكانيكية القاسية.
تُستخدم هذه المواد لتبطين الأفران والمفاعلات وغيرها من وحدات المعالجة ذات درجات الحرارة العالية.
الخصائص الرئيسية للمواد الحرارية اللوحية
بما أنها تعتمد على الألومينا الصفائحية، فإن هذه المواد الحرارية ترث وتُظهر ما يلي:
مقاومة عالية جدًا للحرارة: يمكنها تحمل درجات حرارة عالية للغاية، وغالبًا ما تتجاوز 1800 درجة مئوية، دون أن تلين.
مقاومة ممتازة للصدمات الحرارية: هذه خاصية بالغة الأهمية. فالبلورات المتشابكة ذات الشكل اللوحي وقدرة المادة على تحمل التغيرات السريعة في درجات الحرارة دون تشقق تجعلها ذات قيمة لا تقدر بثمن في العمليات الدورية.
قوة ميكانيكية عالية ومقاومة للتآكل: فهي تحافظ على السلامة الهيكلية وتقاوم التآكل الناتج عن المواد الصلبة (مثل الشحنة في الفرن) في درجات الحرارة العالية.
خمول كيميائي فائق: مقاومة عالية للهجوم من قبل الخبث والمواد الصاهرة والقلويات، خاصة في الأجواء المحايدة والمؤكسدة.
المسامية المنخفضة: ينتج عن البنية الكثيفة والمتلبدة للحبوب المسطحة منتج نهائي ذو مسامية ظاهرية منخفضة، مما يقلل من اختراق الخبث وتسرب الغاز.
استقرار الحجم: فهي تُظهر تغيرًا خطيًا دائمًا ضئيلًا (PLC) عند إعادة التسخين، مما يعني أنها لا تنكمش أو تتمدد بشكل كبير أثناء الاستخدام، مما يمنع فتح المفاصل والشقوق.
الأنواع والأشكال الشائعة للمواد الحرارية اللوحية
يمكن تشكيل ركام الألومينا اللوحي إلى منتجات حرارية بعدة طرق:
| استمارة | وصف | حالات الاستخدام الشائعة |
|---|---|---|
| الطوب (المشكل) | الطوب المحروق مسبقًا والمصنوع عن طريق ضغط مزيج من حبيبات الألومينا المسطحة ومادة رابطة (غالبًا ما تكون أسمنت ألومينا ناعم أو طين). | تبطين أفران الأسمنت الدوارة (منطقة الاحتراق)، ومغارف الصلب، وأفران السيراميك، والمفاعلات الكيميائية. |
| المواد القابلة للصب (القطع المتجانسة) | تُصنع هذه الخلطات الجافة من ركام الألومينا ذي الشكل اللوحي، والحشوات الدقيقة، والمواد الرابطة الهيدروليكية أو الكيميائية. تُخلط هذه الخلطات بالماء في الموقع، ثم تُصب أو تُدفع أو تُهزّ في مكانها. | متعدد الاستخدامات لتبطين الأشكال المعقدة، وأسقف الأفران، وكتل الموقد، وأعمال الترميم. توفر المواد المصبوبة منخفضة الأسمنت ومنخفضة الأسمنت للغاية (LCC/ULCC) أداءً أفضل. |
| المواد البلاستيكية والمواد القابلة للدك | خلطات قابلة للتشكيل، مرتبطة بالطين، ذات مرونة عالية. يتم دكّها أو دقّها في مكانها لتشكيل بطانة متجانسة. | المناطق التي تتطلب بطانة خالية من الفواصل أو لأعمال الإصلاح في الأفران الموجودة. |
| بخاخات قابلة للرش | يشبه المواد القابلة للصب ولكنه مصمم ليتم رشه على سطح باستخدام مسدس رش، وغالبًا ما يكون ذلك للتبطين السريع أو الإصلاح. | تجديد وإصلاح بطانات الأفران دون تفكيكها بالكامل. |
التطبيقات الرئيسية في الصناعة
تُعتبر المواد الحرارية اللوحية من أهم الأدوات في الصناعات الثقيلة حيثما توجد ظروف قاسية:
صناعة الحديد والصلب:
مغارف فولاذية: بطانة للجدران والقاع نظرًا لمقاومتها الممتازة للخبث والصدمات الحرارية.
أفران المغرفة: ضرورية للأسقف والجدران الجانبية حيث تكون درجات الحرارة شديدة.
عربات الطوربيد: بطانة لنقل الحديد المنصهر.
صناعة الإسمنت والجير:
الأفران الدوارة: تُعد منطقة الاحتراق في فرن الأسمنت المنطقة الأكثر حساسية، حيث تتعرض لدرجات حرارة قصوى، وتآكل كيميائي من الكلنكر، واحتكاك ميكانيكي. وتُعتبر قوالب الطوب الألومينا المسطحة هي المعيار في هذه الأفران.
صناعة البتروكيماويات والكيماويات:
وحدات تكسير البخار ووحدات الإصلاح: بطانة للأقسام المشعة وككرات داعمة لأنابيب المحفز، حيث تكون درجات الحرارة العالية والاستقرار الحراري أمراً بالغ الأهمية.
المفاعلات الكيميائية: للعمليات التي تنطوي على درجات حرارة عالية وأجواء أكالة.
السيراميك والمعادن غير الحديدية:
الأفران والمواقد: تستخدم في المناطق الأكثر سخونة في أفران السيراميك والمواقد لصهر المعادن غير الحديدية مثل النحاس والألومنيوم.
