Yapı sektöründe kullanılan en önemli malzeme betondur. Ancak, beton yüksek sıcaklıklara maruz kalınca dayanımında düşüşler gözlenir. 200 °C sıcaklığın üzerine çıkılması durumunda betonun yapısında büyük hasarlar oluşmaya başlar ve servis ömrü kısalır. Dolayısıyla, yüksek sıcaklık gerektiren prosesleri içeren üretim şartlarında kullanmak için başka malzemelere ihtiyaç vardır. Refrakter, ateşe dayanıklı malzemeler anlamına gelir. Yüksek sıcaklığa uzun süre dayanırlar. Bu sebeple de çok fazla endüstride kullanım alanları mevcuttur. Genel olarak, 538 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda kimyasal ve fiziksel yapısı bozulmadan kullanılabilen ve metal olmayan her türlü materyal, refrakter olarak tanımlanabilir. Bu serimizde; kullanım alanlarından bir tanesi de çimento sanayi olan refrakter malzemeler nelerdir, özellikleri nedir ve nerelerde kullanılır gibi konulardan bahsedeceğiz. Serinin devamında ise kalsiyum alüminat çimentosu refrakter olarak nasıl kullanılır kısmına değinip; bu alanda yapılan deneysel çalışmalar nelerdir gibi konuları ele alacağız.
Refrakter Nedir?
Refrakter malzemeler, ISO Uluslararası Standart Teşkilatı tarafından “Yüksek sıcaklıklara ve bu sıcaklıklarda katı, sıvı ve gazların fiziksel ve kimyasal etkilerine karşı koyabilme özelliğine sahip malzemeler” olarak tanımlanmaktadır. Kısaca özetleyecek olursak; refrakter, ateşe dayanıklı olan malzemelerdir. Yüksek sıcaklığa uzun süre dayanırlar. Buna örnek olarak ateş tuğlaları verilebilir. Bu tuğlalardan örülmüş refrakter fırınlar, sanayide pek çok farklı amaçlarla kullanılırlar. Ancak refrakter nedir sorusunun cevabı yalnızca ateş tuğlalarından ibaret değildir. Bu tanımın kapsamına; 538 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda kimyasal ve fiziksel yapısı bozulmadan kullanılabilen ve metal olmayan materyaller girer. Refrakterler; yüksek ısıya maruz kaldığında büzüşmez ya da genişlemez. Kimyasal yapısını korurlar ve üzerlerinde çatlaklar oluşmaz. Refrakter üretiminde kullanılan başlıca malzemeler: Alüminyum, silikon ve magnezyumdur. Ancak bu malzemelerin neler olacağına ve kompozisyona refrakterin kullanılacağı alana ve amaca göre karar verilir. Refrakterler:
- Yapay olarak üretilebilirler. Bu şekilde; hammaddeden tek madde olarak üretilir.
- Doğal olarak ise oksitlerden meydana gelir.
Refrakter Malzemelerin Önemi
Yapı malzemelerine olan talep günden güne artış gösterir. Bu durum, yeni teknolojilerin geliştirilmesine olan ihtiyacı doğurur. Yapı sektöründe kullanılan en önemli malzeme betondur. Beton; kullanım ömrü boyunca aşınma, donma, çözülme, kimyasal ortamlar ve dinamik yükler gibi çeşitli dış etkenlere maruz kalır. Bu dış etmenlerden bir tanesi de; yüksek sıcaklıktır. Beton, yüksek sıcaklığa maruz kaldığında dayanımında düşüş meydana gelir. Özellikle 200 °C sıcaklığın üzerine çıkılması durumunda betonun yapısında hasarlar oluşmaya başlar. Dolayısıyla, yüksek sıcaklık gerektiren prosesleri içeren üretim şartlarında kullanılan betondan maruz kalacağı yüksek ısı nedeniyle yüksek ısıl dayanım istenir. Birçok endüstriyel uygulamada kullanılan beton yüksek sıcaklığa ek olarak aşınma ve zararlı kimyasal etkilere de maruz kalır. Sıcaklıkla birlikte mekanik ve kimyasal aşınmalar bozulma mekanizmasının hızlanmasına neden olur. Sonuç olarak da betonun servis ömrü kısalır, yüksek maliyetli onarımlar gündeme gelir. Bu durumların önüne geçmek için de yüksek sıcaklığın olduğu yerlerde refrakter malzemelerin kullanılması önemlidir.
Refrakter Malzemelerin Özellikleri Nelerdir?
Refrakter malzemelerin, kimyasal dayanıklılıklarına ve üretim yöntemine göre özellikleri değişkenlik gösterir. Refrakterler; asidik, nötr ve bazik olmak üzere üç gruba ayrılır. Asidik refrakterler; alüminyum ve silika ağırlıklı olanlardır. Asidik özelikte olan diğer materyallerden etkilenmezler. Ancak bazik materyaller onları kolayca yıpratabilir. Bazik refrakterler için ise bu durumun tam tersini söylemek mümkündür. Bünyesinde bulunan SiO2‘nin bazik bileşenlere oranı malzemenin asitlik derecesini belirler. Nötr refrakterler de hem asidik hem de bazik materyallere direnç gösterirler. Refrakterler, üretim metotlarına göre çeşitli kategorilere ayrılır. Bunlardan üretim metotlarından başlıcaları: Kuru pres yöntemi, el üretimi, ergitme ve monolitik şeklindedir.
Refrakterlerin Kullanım Alanları
Refrakterler, yüksek ısı gerektiren endüstrilerde sıklıkla kullanılır. Metalik malzemelerin pahalı olduğu ya da kullanılamadığı yerlerde tercih edilir. Günümüzde, demir çelik sanayisi refrakter olarak üretilen malzemelerin yaklaşık %70’ini kullanır. Ancak refrakterler; genel olarak fırın, reaktör, tutuşturucu ve ocak inşasında kullanılır. Ayrıca, cam üretimi, ateş kalkanları ve roket platformlarının inşasında da kullanılabilirler. Başlıca kullanım alanları:
- Metallerin ergitilmesi ve işletilmesi için kullanılan fırınlar,
- Cam ergitme ve seramik pişirme fırınları,
- Çöp yakma tesisleri,
- Tavlama ve sertleştirme işlemi için kullanılan fırınlar,
- Çimento sanayidir.
Refrakter Nedir? Kullanımı Neden Önemlidir?
Refrakter, sıcaklık ve aside karşı dirençli malzemelerin endüstrideki bilinen adıdır. Yüksek sıcaklık aralığındaki sıcaklığı ve aynı zamanda asidi izole edebilir. Dolayısıyla, endüstriyel kullanım alanları oldukça geniştir. Bu alanlara örnek olarak; ısıl işlem fırınları, rafineriler, bacalar, ön ısıtma üniteleri, seramik sanayi fırınları, cam eritme fırınları, firit fırınları, kireç fırınları, çimento sanayinde tünel fırınlar, bakır ve demir haddaneleri ergitme ve tutma gibi birçok ağır sanayii fırınları verilebilir. Geniş kullanım alanına sahip olması sebebiyle özellikleri de kullanım alanına yönelik farklılaşır. Günümüzde refrakter malzeme özellikleri son derece gelişmiş, türleri ve kullanım yerleri artmıştır. Çimento sanayi de bunlardan bir tanesidir. Aynı zamanda, kalsiyum alüminat çimento bazlı refrakter malzemeler; yüksek ısıl dayanım gerektiren alanlarda sıklıkla kullanılır. Ayrıca, kalsiyum alüminat çimentosu yavaş priz alır ve çok hızlı dayanım kazanır. Bu özelliği ile de çabuk sertleşmenin ve erken dayanımın istendiği yapı uygulamalarında da yaygın bir şekilde kullanılırlar. Kalsiyum alüminat çimento hakkında daha detaylı bilgi için Kalsiyum Alüminat Çimantosu Hakkında Bilmeniz Gereken Her Şey adlı yazımıza ulaşabilirsiniz.
Bu yazımızda, refrakter nedir konusuna değindik. Serimizin bir sonraki içeriğinde ise kalsiyum alüminat çimentosu refrakter olarak nasıl kullanılır daha detaylı ele alacağız.
Kullanılan Kaynaklar:
