आग रोक

टैंक कार#टॉरपीडो वैगनों में आग रोक ईंटें पिघले हुए लोहे को ढोने के लिए उपयोग की जाती हैं

सामग्री विज्ञान में, दुर्दम्य (या दुर्दम्य सामग्री) एक ऐसी सामग्री है जो थर्मल अपघटन या रासायनिक हमले के लिए प्रतिरोधी है जो उच्च तापमान पर अपनी ताकत और कठोरता बरकरार रखती है।^[1] वे अकार्बनिक यौगिक, अधातु | गैर-धात्विक यौगिक हैं जो सरंध्रता या गैर-छिद्रपूर्ण हो सकते हैं, और उनकी स्फटिकताीयता व्यापक रूप से भिन्न होती है: वे क्रिस्टल, polycrystalline , अनाकार ठोस या मिश्रित सामग्री हो सकते हैं। वे आम तौर पर निम्नलिखित तत्वों के ऑक्साइड, करबैड या नाइट्राइड से बने होते हैं: सिलिकॉन, अल्युमीनियम , मैगनीशियम , कैल्शियम, बोरॉन, क्रोमियम और zirconium ।^[2] कई अपवर्तक सिरेमिक हैं, लेकिन कुछ जैसे कि ग्रेफाइट नहीं हैं, और कुछ सिरेमिक जैसे मिट्टी के बर्तनों को दुर्दम्य नहीं माना जाता है। दुर्दम्य को दुर्दम्य धातुओं से अलग किया जाता है, जो मौलिक धातुएं और उनके मिश्र धातु हैं जिनमें उच्च पिघलने का तापमान होता है।

एएसटीएम इंटरनेशनल सी71 द्वारा अपवर्तक को उन गैर-धातु सामग्रियों के रूप में परिभाषित किया गया है जिनमें वे रासायनिक और भौतिक गुण हैं जो उन्हें संरचनाओं के लिए, या सिस्टम के घटकों के रूप में लागू करते हैं, जो उपरोक्त वातावरण के संपर्क में हैं। 1,000 °F (811 K; 538 °C) .^[3] आग रोक सामग्री का उपयोग धातुकर्म भट्टियों, भट्टियों, भस्मक और परमाणु रिएक्टर प्रौद्योगिकी में किया जाता है। रिफ्रैक्टरीज़ का उपयोग क्रूसिबल बनाने और कांच और धातुओं की ढलाई के लिए मोल्डिंग (प्रक्रिया) के लिए भी किया जाता है। लौह धातुकर्म और धातु कास्टिंग क्षेत्र उत्पादित सभी अपवर्तक का लगभग 70% उपयोग करते हैं।^[4]

दुर्दम्य सामग्री

आग रोक सामग्री को उच्च तापमान पर रासायनिक और शारीरिक रूप से स्थिर होना चाहिए। ऑपरेटिंग वातावरण के आधार पर, उन्हें थर्मल शॉक के प्रति प्रतिरोधी होना चाहिए, रासायनिक रूप से निष्क्रिय होना चाहिए, और/या थर्मल चालकता और थर्मल विस्तार के गुणांक की विशिष्ट सीमाएं होनी चाहिए।

एल्यूमीनियम (अल्युमिना ), सिलिकॉन (सिलिका) और मैग्नीशियम (मैग्नीशियम ऑक्साइड) के ऑक्साइड रिफ्रैक्टरीज़ के निर्माण में उपयोग की जाने वाली सबसे महत्वपूर्ण सामग्री हैं। आमतौर पर रेफ्रेक्ट्रीज़ में पाया जाने वाला एक अन्य ऑक्साइड कैल्शियम (चूना (खनिज)) का ऑक्साइड है।^[5] अग्निरोधी मिट्टी का उपयोग रेफ्रेक्ट्रीज़ के निर्माण में भी व्यापक रूप से किया जाता है।

रिफ्रैक्टरीज़ का चयन उन परिस्थितियों के अनुसार किया जाना चाहिए जिनका वे सामना करते हैं। कुछ अनुप्रयोगों के लिए विशेष दुर्दम्य सामग्री की आवश्यकता होती है।^[6] zirconia का उपयोग तब किया जाता है जब सामग्री को अत्यधिक उच्च तापमान का सामना करना पड़ता है।^[7] सिलिकन कार्बाइड और कार्बन (ग्रेफाइट) दो अन्य दुर्दम्य सामग्रियां हैं जिनका उपयोग कुछ बहुत गंभीर तापमान स्थितियों में किया जाता है, लेकिन इनका उपयोग ऑक्सीजन के संपर्क में नहीं किया जा सकता है, क्योंकि वे ऑक्सीकरण और जल सकते हैं।

टंगस्टन कार्बाइड या बोरोन नाइट्राइड जैसे बाइनरी यौगिक बहुत दुर्दम्य हो सकते हैं। हेफ़नियम (IV) कार्बाइड ज्ञात सबसे दुर्दम्य बाइनरी यौगिक है, जिसका गलनांक 3890°C है।^[8]^[9] टर्नरी यौगिक टैंटलम हेफ़नियम कार्बाइड का गलनांक सभी ज्ञात यौगिकों (4215°C) के उच्चतम गलनांक में से एक है।^[10]^[11] मोलिब्डेनम डिसिलिसाइड का उच्च गलनांक 2030 डिग्री सेल्सियस होता है और इसे अक्सर हीटिंग तत्व के रूप में उपयोग किया जाता है।

उपयोग

आग रोक सामग्री निम्नलिखित कार्यों के लिए उपयोगी हैं:^[12]^[2]

गर्म माध्यम और उसमें रखे बर्तन की दीवार के बीच थर्मल अवरोधक के रूप में कार्य करना
शारीरिक तनाव को सहन करना और गर्म माध्यम के कारण रक्त वाहिकाओं की दीवारों के क्षरण को रोकना
संक्षारण से बचाव
थर्मल इन्सुलेशन प्रदान करना

रिफ्रैक्टरीज़ के कई उपयोगी अनुप्रयोग हैं। धातुकर्म उद्योग में, अपवर्तक का उपयोग भट्टियों, भट्टियों, रिएक्टरों और अन्य जहाजों को अस्तर करने के लिए किया जाता है जो धातु और लावा जैसे गर्म मीडिया को पकड़ते हैं और परिवहन करते हैं। रिफ्रैक्टरीज़ में अन्य उच्च तापमान अनुप्रयोग होते हैं जैसे फायर किए गए हीटर, हाइड्रोजन सुधारक, अमोनिया प्राथमिक और माध्यमिक सुधारक, क्रैकिंग भट्टियां, उपयोगिता बॉयलर, उत्प्रेरक क्रैकिंग इकाइयां, एयर हीटर और सल्फर भट्टियां।^[12]इनका उपयोग रॉकेट लॉन्च संरचनाओं में सतह ज्वाला विक्षेपक के लिए किया जाता है।^[13]

दुर्दम्य सामग्रियों का वर्गीकरण

अपवर्तक को निम्न के आधार पर कई प्रकार से वर्गीकृत किया जाता है:

रासायनिक संरचना
निर्माण की विधि
संलयन तापमान
अपवर्तकता
ऊष्मीय चालकता

रासायनिक संरचना के आधार पर

अम्लीय अपवर्तक

अम्लीय अपवर्तक आम तौर पर अम्लीय सामग्रियों के प्रति अभेद्य होते हैं लेकिन बुनियादी सामग्रियों द्वारा आसानी से हमला किया जाता है, और इस प्रकार अम्लीय वातावरण में अम्लीय स्लैग के साथ उपयोग किया जाता है। इनमें सिलिकॉन डाइऑक्साइड, एल्यूमिना और अग्नि मिट्टी ईंट रिफ्रैक्टरीज़ जैसे पदार्थ शामिल हैं। उल्लेखनीय अभिकर्मक जो एल्यूमिना और सिलिका दोनों पर हमला कर सकते हैं वे हैं हाइड्रोफ्लोरिक एसिड, फॉस्फोरिक एसिड और फ्लोरिनेटेड गैसें (जैसे एचएफ, एफ)₂).^[14] उच्च तापमान पर, अम्लीय अपवर्तक चूने और बुनियादी ऑक्साइड के साथ भी प्रतिक्रिया कर सकते हैं।

सिलिका रिफ्रैक्टरीज वे रिफ्रैक्टरीज हैं जिनमें 93% से अधिक सिलिकॉन ऑक्साइड (SiO.) होता है₂). वे अम्लीय होते हैं, उनमें थर्मल शॉक, फ्लक्स और स्लैग प्रतिरोध और उच्च स्पैलिंग प्रतिरोध होता है। सिलिका ईंटों का उपयोग अक्सर लौह और इस्पात उद्योग में भट्ठी सामग्री के रूप में किया जाता है। सिलिका ईंट की एक महत्वपूर्ण संपत्ति इसके संलयन बिंदु तक उच्च भार के तहत कठोरता बनाए रखने की क्षमता है।^[2]सिलिका रिफ्रैक्टरीज़ आमतौर पर सस्ते होते हैं इसलिए आसानी से डिस्पोजेबल होते हैं। ऐसी नई प्रौद्योगिकियाँ विकसित की गई हैं जो कार्बनिक रेजिन के साथ मिश्रित होने पर कम सिलिकॉन ऑक्साइड (90%) के साथ उच्च शक्ति और अधिक कास्टिंग अवधि प्रदान करती हैं।
ज़िरकोनिया रेफ्रेक्ट्रीज़ मुख्य रूप से ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड (ZrO) से बनी रेफ्रेक्ट्रीज़ हैं₂). इन्हें अक्सर कांच की भट्टियों के लिए उपयोग किया जाता है क्योंकि इनमें तापीय चालकता कम होती है, पिघले हुए कांच से ये आसानी से गीले नहीं होते हैं और पिघले हुए कांच के साथ इनकी प्रतिक्रियाशीलता कम होती है। ये अपवर्तक उच्च तापमान निर्माण सामग्री में अनुप्रयोगों के लिए भी उपयोगी हैं।
एलुमिनोसिलिकेट रिफ्रैक्टरीज़ में मुख्य रूप से एल्यूमिना (अल) होता है₂O₃) और सिलिका (SiO₂). एलुमिनोसिलिकेट अपवर्तक अर्धअम्लीय, फायरक्ले मिश्रित, या उच्च एल्यूमिना सामग्री मिश्रित हो सकते हैं।^{[clarification needed]}^[15]

बुनियादी अपवर्तक

बुनियादी अपवर्तक का उपयोग उन क्षेत्रों में किया जाता है जहां स्लैग और वातावरण बुनियादी होते हैं। वे क्षारीय पदार्थों के प्रति स्थिर होते हैं लेकिन अम्लों पर प्रतिक्रिया कर सकते हैं, जो महत्वपूर्ण है। जी। कच्चा लोहा से फास्फोरस निकालते समय (गिलक्रिस्ट-थॉमस प्रक्रिया देखें)। मुख्य कच्चा माल आरओ समूह से संबंधित है, जिसका मैग्नेशिया (एमजीओ) एक सामान्य उदाहरण है। अन्य उदाहरणों में डोलोमाइट और क्रोम-मैग्नेशिया शामिल हैं। बीसवीं शताब्दी के पूर्वार्ध में, स्टील बनाने की प्रक्रिया में भट्ठी की परत सामग्री के रूप में कृत्रिम पेरीक्लेज़ (भुना हुआ मैग्नेसाइट) का उपयोग किया जाता था।

मैग्नेसाइट रेफ्रेक्ट्रीज़ ≥ 85% मैग्नीशियम ऑक्साइड (एमजीओ) से बने होते हैं। उनमें चूने और लौह युक्त स्लैग के प्रति उच्च प्रतिरोध, मजबूत घर्षण और संक्षारण प्रतिरोध और लोड के तहत उच्च अपवर्तकता होती है, और आमतौर पर धातुकर्म भट्टियों में उपयोग किया जाता है।^[16]
डोलोमाइट रिफ्रैक्टरीज़ में मुख्य रूप से कैल्शियम मैग्नीशियम कार्बोनेट होता है। आमतौर पर, डोलोमाइट रेफ्रेक्ट्रीज़ का उपयोग कनवर्टर और रिफाइनिंग भट्टियों में किया जाता है।^[17]
मैग्नेशिया-क्रोम रेफ्रेक्ट्रीज़ में मुख्य रूप से मैग्नीशियम ऑक्साइड (MgO) और क्रोमियम (III) ऑक्साइड (Cr) होते हैं₂O₃). इन अपवर्तक में उच्च अपवर्तकता होती है और संक्षारक वातावरण के लिए उच्च सहनशीलता होती है।

तटस्थ अपवर्तक

इनका उपयोग उन क्षेत्रों में किया जाता है जहां स्लैग और वातावरण या तो अम्लीय या क्षारीय होते हैं और एसिड और बेस दोनों के लिए रासायनिक रूप से स्थिर होते हैं। मुख्य कच्चा माल आर से संबंधित है, लेकिन यहीं तक सीमित नहीं है₂O₃ समूह। इन सामग्रियों के सामान्य उदाहरण एल्यूमीनियम ऑक्साइड (अल₂O₃), क्रोमियम (III) ऑक्साइड (Cr₂O₃) और कार्बन।^[2]

कार्बन ग्रेफाइट अपवर्तक में मुख्य रूप से ग्रेफाइट होता है। इन अपवर्तक का उपयोग अक्सर अत्यधिक कम करने वाले वातावरण में किया जाता है, और उच्च अपवर्तकता के उनके गुण उन्हें उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता और स्लैग के प्रतिरोध की अनुमति देते हैं।
क्रोमाइट रिफ्रैक्टरीज़ सिन्जेड मैग्नीशिया और क्रोमिया से बने होते हैं। उच्च तापमान, उच्च अपवर्तकता और स्लैग के प्रति उच्च प्रतिरोध पर उनके पास निरंतर मात्रा होती है।^[18]
एल्यूमिना रिफ्रैक्टरीज़ ≥ 50% एल्यूमिना (अल) से बने होते हैं₂O₃).

निर्माण की विधि के आधार पर

ड्राई प्रेस प्रक्रिया
फ्यूज्ड कास्ट
हाथ से ढाला गया
निर्मित (सामान्य, जला हुआ या रासायनिक रूप से बंधा हुआ)
अखंडित (मोनोलिथिक-प्लास्टिक, रैमिंग और गनिंग मास, कास्टेबल्स, मोर्टार, ड्राई वाइब्रेटिंग सीमेंट।)
अनिर्मित शुष्क अपवर्तक।

आकार

इनका मानक आकार और आकार होता है। इन्हें आगे मानक आकृतियों और विशेष आकृतियों में विभाजित किया जा सकता है। मानक आकृतियों में आयाम होते हैं जो अधिकांश दुर्दम्य निर्माताओं द्वारा अनुरूप होते हैं और आम तौर पर एक ही प्रकार के भट्टों या भट्टियों पर लागू होते हैं। मानक आकार आमतौर पर ईंटें होती हैं जिनका एक मानक आयाम होता है 9 in × 4.5 in × 2.5 in (229 mm × 114 mm × 64 mm) और इस आयाम को एक ईंट समतुल्य कहा जाता है। ईंट समकक्षों का उपयोग यह अनुमान लगाने में किया जाता है कि एक औद्योगिक भट्ठी में स्थापना करने के लिए कितनी दुर्दम्य ईंटों की आवश्यकता होती है। दीवारों, छतों, मेहराबों, ट्यूबों और गोलाकार छिद्रों आदि का निर्माण करने के लिए विभिन्न आकारों के मानक आकार बनाए जाते हैं। भट्टियों के भीतर विशिष्ट स्थानों और विशेष भट्टियों या भट्टियों के लिए विशेष आकार विशेष रूप से बनाए जाते हैं। विशेष आकृतियाँ आमतौर पर कम घनी होती हैं और इसलिए मानक आकृतियों की तुलना में कम टिकाऊ होती हैं।

अखंड (अखंड अपवर्तक)

ये बिना किसी निश्चित रूप के होते हैं और केवल प्रयोग करने पर ही इन्हें आकार दिया जाता है। इन प्रकारों को मोनोलिथिक रिफ्रेक्ट्रीज़ के रूप में जाना जाता है। सामान्य उदाहरण प्लास्टिक द्रव्यमान, रैमिंग द्रव्यमान, कास्टेबल, गनिंग द्रव्यमान, फेटलिंग मिश्रण, मोर्टार आदि हैं।

प्रेरण भट्टी लाइनिंग में अक्सर उपयोग की जाने वाली सूखी कंपन लाइनिंग भी अखंड होती है, और सूखे पाउडर के रूप में बेची और ले जाया जाता है, आमतौर पर विशिष्ट गुणों को बदलने के लिए अन्य रसायनों के अतिरिक्त के साथ मैग्नीशिया / एल्यूमिना संरचना के साथ। वे ब्लास्ट फर्नेस लाइनिंग में भी अधिक अनुप्रयोग ढूंढ रहे हैं, हालांकि यह उपयोग अभी भी दुर्लभ है।

संलयन तापमान के आधार पर

संलयन तापमान (गलनांक) के आधार पर दुर्दम्य सामग्रियों को तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है।

सामान्य अपवर्तक का संलयन तापमान 1580 होता है–1780°C (जैसे अग्नि मिट्टी)
उच्च अपवर्तक का संलयन तापमान 1780 होता है–2000°C (जैसे क्रोमाइट)
सुपर रेफ्रेक्ट्रीज़ का संलयन तापमान > 2000°C होता है (जैसे ज़िरकोनिया)

अपवर्तकता के आधार पर

अपवर्तकता, बिना लोड के उच्च तापमान पर एक विशिष्ट नरमी डिग्री तक पहुंचने के लिए अपवर्तक के मल्टीफ़ेज़ की संपत्ति है, और इसे पायरोमेट्रिक शंकु समकक्ष (पीसीई) परीक्षण के साथ मापा जाता है। अपवर्तक को इस प्रकार वर्गीकृत किया गया है:^[2]

सुपर ड्यूटी: पीसीई मान 33-38
उच्च कर्तव्य: पीसीई मान 30-33
मध्यवर्ती शुल्क: पीसीई मान 28-30
कम शुल्क: पीसीई मान 19-28

तापीय चालकता के आधार पर

तापीय चालकता के आधार पर अपवर्तक को संचालन, गैर-संचालन या इन्सुलेटिंग के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। संवाहक अपवर्तक के उदाहरण सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) और जिरकोनियम कार्बाइड (ZrC) हैं, जबकि गैर-संचालक अपवर्तक के उदाहरण सिलिका और एल्यूमिना हैं। इंसुलेटिंग रिफ्रैक्टरीज़ में कैल्शियम सिलिकेट सामग्री, काओलिनाइट और ज़िरकोनिया शामिल हैं।

भट्टी की दीवारों के माध्यम से गर्मी के नुकसान की दर को कम करने के लिए इंसुलेटिंग रिफ्रैक्टरीज़ का उपयोग किया जाता है। इन अपवर्तक में उच्च स्तर की सरंध्रता के कारण कम तापीय चालकता होती है, तापीय चालकता को कम करने के लिए छोटे, समान छिद्रों की एक वांछित छिद्रपूर्ण संरचना पूरे दुर्दम्य ईंट में समान रूप से वितरित होती है। इंसुलेटिंग रिफ्रैक्टरीज़ को आगे चार प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है:^[2]

अनुप्रयोग तापमान ≤ 1100°C के साथ गर्मी प्रतिरोधी इन्सुलेशन सामग्री
अनुप्रयोग तापमान ≤ 1400°C के साथ दुर्दम्य इन्सुलेशन सामग्री
अनुप्रयोग तापमान ≤ 1700°C के साथ उच्च दुर्दम्य इन्सुलेशन सामग्री
अनुप्रयोग तापमान ≤ 2000°C के साथ अल्ट्रा-उच्च दुर्दम्य इन्सुलेशन सामग्री

यह भी देखें

संदर्भ

↑ Ailsa Allaby and Michael Allaby (1996). पृथ्वी विज्ञान का संक्षिप्त शब्दकोश. Oxford Paperbacks Oxford University Press.
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बाहरी संबंध

[1] Ailsa Allaby and Michael Allaby (1996). पृथ्वी विज्ञान का संक्षिप्त शब्दकोश. Oxford Paperbacks Oxford University Press.

[:0-2] 2.0 ^2.1 ^2.2 ^2.3 ^2.4 ^2.5 "रेफ्रेक्ट्रीज और रेफ्रेक्ट्रीज का वर्गीकरण". IspatGuru. Retrieved 6 March 2020.

[3] ASTM Volume 15.01 Refractories; Activated Carbon, Advanced Ceramics

[SAIMM-4] "How cool are refractory materials?" (PDF). The Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 106 (September): 1–16. 2008. Retrieved 22 April 2016.

[5] Groover, Mikell P. (7 January 2010). Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and Systems. John Wiley & Sons. ISBN 9780470467008.

[6] Sonntag, Kiss, Banhidi, Weber (2009). "तकनीकी सिरेमिक के लिए नया भट्ठा फर्नीचर समाधान". Ceramic Forum International. 86 (4): 29–34.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)

[7] Roza, Greg (2009). zirconium. The Rosen Publishing Group. ISBN 9781435850705.

[8] Hugh O. Pierson (1992). Handbook of chemical vapor deposition (CVD): principles, technology, and applications. William Andrew. pp. 206–. ISBN 978-0-8155-1300-1. Retrieved 22 April 2011.

[9] Hafnium Archived 11 August 2017 at the Wayback Machine, Los Alamos National Laboratory

[10] McGraw-Hill encyclopedia of science and technology: an international reference work in fifteen volumes including an index. McGraw-Hill. 1977. p. 360. ISBN 978-0-07-079590-7. Retrieved 22 April 2011.

[11] "हेफ़नियम". Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, Inc. Retrieved 17 December 2010.

[:1-12] 12.0 ^12.1 Alaa, Hussein. "रेफ्रेक्ट्रीज़ का परिचय" (PDF). University of Technology - Iraq.

[13] "Refractory Materials for Flame Deflector Protection System Corrosion Control: Similar Industries and/or Launch Facilities Survey". NASA, January 2009

[14] "शुद्ध". Aluminum Oxide, Al2O3 Ceramic Properties. 2013. Retrieved 22 November 2014.

[15] Poluboiarinov, D. N. (1960). उच्च एल्यूमिना सिरेमिक और दुर्दम्य सामग्री. Moscow.

[16] "मैग्नेसाइट रेफ्रेक्ट्रीज". www.termorefractories.com. Retrieved 6 March 2020.

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