تولید «جرم نسوز نانویی» برای مقابله با شوک حرارتی در کوره‌ها

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد نانو، در سال‌های اخیر، محدودیت‌های بتن‌ها و جرم‌های نسوز متداول، توجه صنعتگران را به راهکارهای نوآورانه جلب کرده است. شرکت «فرانسوز یزد» با بهره‌گیری از فناوری نانو و توسعه جرم‌های ریختنی نسوز آلومینایی حاوی نانوذرات، موفق شده است محصولاتی با استحکام بالاتر، طول عمر بیشتر و عملکرد قابل‌اطمینان‌تر در محیط‌های صنعتی ارائه دهد.

مواد نسوز یکی از اجزای کلیدی در صنایع فولاد، سیمان، آلومینیوم و سایر صنایع انرژی‌بر به شمار می‌روند. این مواد به‌طور مداوم در معرض دماهای بالا، تنش‌های مکانیکی، شوک‌های حرارتی و محیط‌های خورنده شیمیایی قرار دارند و هرگونه ضعف در ساختار آن‌ها می‌تواند منجر به توقف تولید، افزایش هزینه‌های تعمیر و حتی بروز خسارت‌های جدی شود. به همین دلیل، ارتقای خواص مکانیکی و حرارتی نسوزها همواره یکی از دغدغه‌های اصلی فعالان این حوزه بوده است.

در همین راستا نسترن رجایی، کارشناس تحقیق و توسعه شرکت فرانسوز یزد، به معرفی یکی از محصولات مبتنی بر فناوری نانو این شرکت با عنوان «جرم ریختنی نسوز آلومینایی حاوی نانوذرات» پرداخت؛ محصولی که با هدف بهبود استحکام خردشدگی سرد و افزایش دوام نسوزها طراحی شده است.

رجایی با اشاره به سابقه فعالیت این شرکت توضیح داد که فرانسوز یزد پس از اجرای بیش از ۱۸۰ هزار تن فرآورده‌های متنوع نسوز در صنایع مختلف، وارد مرحله‌ای تازه از توسعه محصولات خود شده و تولید جرم‌های معمولی و ویژه نسوز را با تکیه بر زیرساخت‌های متفاوت آغاز کرده است.

به گفته او، این تفاوت نه‌تنها در انتخاب مواد اولیه، بلکه در ماشین‌آلات تولیدی، امکانات آزمایشگاهی و دانش فنی و مهندسی شرکت نیز مشهود است. در حال حاضر، این مجموعه طیف متنوعی از نسوزهای اسیدی، بازی و خنثی را متناسب با نیاز صنایع مختلف تولید می‌کند.

کارشناس تحقیق و توسعه فرانسوز یزد در ادامه، به ارتباط این محصولات با فناوری نانو و سابقه پژوهش‌های انجام‌شده در این حوزه اشاره کرد و گفت که تحقیقات مرتبط با کاربرد نانومواد در بتن‌ها و جرم‌های نسوز از دهه ۱۹۹۰ میلادی آغاز شده است. به گفته رجایی، بتن‌های نسوز معمولی با چالش‌هایی همچون تشکیل فازهای زودذوب در دماهای بالا، بروز ترک و حتی انفجار در حین حرارت‌دهی، مقاومت پایین در برابر سایش و شوک حرارتی و همچنین ضعف در محیط‌های شیمیایی مواجه هستند.

وی توضیح داد: فناوری نانو از دو مسیر اصلی به رفع این چالش‌ها کمک می‌کند. نخست، تأثیر مستقیم نانومواد بر خواص فیزیکی و مکانیکی جرم و قطعه نسوز و دوم، بهبود رفتار این مواد در زمان نصب و اجرا. به گفته رجایی، حضور نانوذرات در ساختار جرم باعث کاهش تخلخل، بهبود جریان‌پذیری و در نهایت افزایش یکنواختی ساختار می‌شود؛ عواملی که مستقیماً بر افزایش مقاومت به خوردگی، سایش و شوک حرارتی اثرگذار هستند.

این کارشناس تحقیق و توسعه افزود: بسیاری از جرم‌های نسوز در نقاطی از کوره‌ها نصب می‌شوند که نیاز به ویبره و تراکم مناسب دارند. در صورتی که جرم از نفوذپذیری و جریان‌پذیری کافی برخوردار نباشد، ساختار آن دچار خلل و تخلخل شده و در برابر عوامل مخرب صنعتی آسیب‌پذیر می‌شود. استفاده از نانومواد، با بهبود ریزساختار جرم، این مشکلات را تا حد زیادی برطرف کرده است.

رجایی همچنین به حذف یا کاهش استفاده از سیمان در برخی از این جرم‌ها اشاره کرد و گفت: این رویکرد، خواص دمابالای بهتری را برای نسوزها به همراه داشته است. به گفته او، حذف سیمان نه‌تنها از تشکیل فازهای نامطلوب در دماهای بالا جلوگیری می‌کند، بلکه به افزایش طول عمر اجرام نسوز و پایداری عملکرد آن‌ها در شرایط کاری سخت منجر می‌شود.

در بخش دیگری از این ارائه، کارشناس تحقیق و توسعه فرانسوز یزد به معرفی برخی از محصولات نانویی این شرکت پرداخت و تأکید کرد: رویکرد اصلی شرکت، مشتری‌محور بودن و طراحی محصولات بر اساس نیازهای واقعی صنعت است. از جمله این محصولات می‌توان به جرم FARACAST NF۸۲ اشاره کرد؛ یک جرم ۸۲ درصد آلومینایی که برای ورودی و خروجی زیگمنت کوره‌های صنعت سیمان طراحی شده و به‌دلیل مقاومت سایشی بالا، بازخورد مثبتی از سوی مصرف‌کنندگان صنعتی دریافت کرده است.

وی همچنین از تولید دو نوع ملات آلومینایی با درصدهای متفاوت آلومینا برای آجرچینی کوره‌های تولید آلومینیوم نام برد و افزود: این محصولات نیز توانسته‌اند نیازهای خاص این بخش از صنعت را به‌خوبی پوشش دهند. جرم FARABLOCAST STN۱-AR، محصول دیگر این شرکت، به‌عنوان جرمی ضدسایش برای کف کوره‌های نورد طراحی شده و عملکرد موفق آن در شرایط عملیاتی، مورد توجه صنایع قرار گرفته است.

رجایی در پایان به خدمات متنوع شرکت فرانسوز یزد اشاره کرد و گفت: فعالیت‌های این مجموعه تنها به تولید جرم و قطعات نسوز محدود نمی‌شود. این شرکت دارای تیم خدمات فنی و مهندسی برای نصب و پشتیبانی، تولیدکننده دستگاه‌های میکسر صنعتی و فعال در حوزه بازرگانی و تأمین سایر فرآورده‌های نسوز است. به گفته او، صادرات محصولات فرانسوز یزد به کشورهایی مانند افغانستان، عراق و ونزوئلا نیز نشان‌دهنده ظرفیت این شرکت برای حضور در بازارهای منطقه‌ای و بین‌المللی است.

به‌طور کلی، توسعه جرم‌های ریختنی نسوز آلومینایی حاوی نانوذرات را می‌توان نمونه‌ای روشن از به‌کارگیری فناوری نانو در حل چالش‌های دیرینه صنایع حرارتی دانست؛ مسیری که با افزایش دوام تجهیزات، کاهش هزینه‌های تعمیر و بهبود بهره‌وری، نقش مهمی در ارتقای رقابت‌پذیری صنعت ایفا می‌کند.