جرم ریختنی نسوز کم سیمان؛ نسل جدید مواد مقاوم
آیا میدانستید که ۴۵ درصد تعمیرات اضطراری کورههای صنعتی ناشی از ترکخوردگی، پوستهپوسته شدن یا خوردگی شیمیایی جرمهای نسوز سنتی است؟ در سال ۲۰۲۵، با افزایش فشار بر بهرهوری و کاهش توقفات، جرم ریختنی نسوز کم سیمان (Low Cement Castable – LCC) بهعنوان نسل جدید مواد مقاوم، با سیمان کلسیم آلومینات کمتر از ۸ درصد، انقلابی در دوام، مقاومت شوک حرارتی و کاهش مصرف انرژی ایجاد کرده است. این جرمها نه تنها عمر کمپین کوره را تا ۶۰ درصد افزایش میدهند، بلکه با تخلخل کمتر از ۱۶ درصد، نفوذ سرباره و گازهای خورنده را به حداقل میرسانند.
شرکت فرآوردههای نسوز تبریز، تأسیسشده در سال ۱۳۶۹ بهعنوان اولین تولیدکننده بخش خصوصی نسوز در ایران، با بیش از ۳۰ سال تجربه در تولید جرم ریختنی نسوز کم سیمان، خط تولید مجهز آلمانی و مرکز R&D مجهز به کورههای ۱۸۰۰ درجه، راهحلهای Tailor-Made را بر اساس آنالیز دقیق سرباره، دما و سیکلهای حرارتی کوره شما ارائه میدهد. در این مقاله جامع (حداقل ۱۸۰۰ کلمه)، از شیمی پیشرفته LCC و ULCC تا مقایسه با جرمهای معمولی، روشهای ویبرهکست، تستهای آزمایشگاهی (RUL، CCS، Slag Cup)، نکات اجرایی، مطالعات موردی واقعی در فولاد مبارکه، سیمان صوفیان و پتروشیمی تبریز و در نهایت راهنمای انتخاب بهینه را بررسی میکنیم. اگر مهندس نسوز، مدیر فنی یا تصمیمگیر پروژه هستید، این مطلب نقشه راه شما برای کاهش هزینههای نگهداری و افزایش بهرهوری است.
جرم ریختنی نسوز کم سیمان چیست؟ تعریف علمی و استانداردهای بینالمللی
جرم ریختنی نسوز کم سیمان (LCC) یک نوع جرم هیدرولیکی است که در آن مقدار سیمان کلسیم آلومینات (CA) به کمتر از ۸ درصد کاهش یافته و با افزودنیهای فوقریز مانند سیلیکا فوم (Microsilica)، آلومینا ریاکتیو و دیسپرسانتهای پلیمری جایگزین شده است. این فرمولاسیون باعث ایجاد فازهای ژلمانند در حین کیورینگ میشود که تخلخل را کاهش داده و چگالی نهایی را افزایش میدهد.
طبق استاندارد ASTM C401 و ISO 1927-2، جرمهای ریختنی کم سیمان به سه دسته اصلی تقسیم میشوند:
- LCC (Low Cement Castable): سیمان ۵–۸ درصد – کاربرد عمومی در کورههای ۱۴۰۰–۱۶۰۰ درجه
- ULCC (Ultra Low Cement Castable): سیمان ۱–۵ درصد – برای مناطق بحرانی با شوک حرارتی بالا
- NCC (No Cement Castable): سیمان کمتر از ۱ درصد – بر پایه سیستمهای شیمیایی (فسفات، سیلیکات)
در مرکز R&D فرآوردههای نسوز تبریز، هر بچ تولیدی با تستهای Cold Crushing Strength (CCS)، Permanent Linear Change (PLC)، Refractoriness Under Load (RUL) و Slag Corrosion Resistance تأیید میشود تا انطباق کامل با استانداردهای جهانی تضمین گردد.
شیمی پیشرفته جرم ریختنی کم سیمان: چرا عملکرد بهتری دارد؟
کاهش سیمان کلسیم آلومینات، کلید موفقیت LCC است. در جرمهای معمولی، سیمان بالا باعث تشکیل فاز CAH₁₀ و C₃AH₆ میشود که در دمای بالا آب آزاد کرده و تخلخل ایجاد میکند. در LCC:
- سیلیکا فوم با آلومینا واکنش داده و مولایت (3Al₂O₃·2SiO₂) تشکیل میدهد
- دیسپرسانتها (پلیکربوکسیلات) ذرات را پخش کرده و مصرف آب را تا ۵۰ درصد کاهش میدهند
- فازهای ژل سیلیکاتی تخلخل را پر کرده و مقاومت مکانیکی را افزایش میدهند
نتیجه: مقاومت فشاری سرد تا ۱۲۰ MPa و مقاومت شوک حرارتی بیش از ۵۰ سیکل (تست ASTM C1171).
مزایای رقابتی جرم ریختنی کم سیمان نسبت به جرمهای سنتی
جدول مقایسه دقیق بر اساس دادههای آزمایشگاهی تبریز (۲۰۲۵):
| معیار | جرم معمولی (NCC) | جرم کم سیمان (LCC) | جرم فوق کم سیمان (ULCC) | بهبود LCC نسبت به NCC |
|---|---|---|---|---|
| سیمان کلسیم آلومینات | ۱۵–۲۵% | ۵–۸% | ۱–۵% | -۷۰% |
| مقاومت فشاری سرد (MPa) | ۳۰–۴۰ | ۸۰–۱۲۰ | ۱۰۰–۱۴۰ | +۲۰۰% |
| تخلخل ظاهری (%) | ۲۰–۲۵ | ۱۲–۱۶ | ۱۰–۱۴ | -۴۰% |
| مصرف آب اختلاط (%) | ۱۰–۱۲ | ۴–۶ | ۳–۵ | -۵۰% |
| مقاومت شوک حرارتی (سیکل) | ۱۰–۱۵ | ۳۰–۵۰ | ۴۰–۶۰ | +۳۰۰% |
| دمای کاری (℃) | ۱۴۰۰–۱۶۰۰ | ۱۶۰۰–۱۷۵۰ | ۱۷۰۰–۱۸۰۰ | +۲۰۰ درجه |
کاربردهای صنعتی جرم ریختنی کم سیمان در ایران و جهان
۱. صنایع فولاد – پاتیل، تاندیش، کوره القایی و EAF
در پاتیلهای انتقال مذاب (۱۵۰ تن)، جرم LCC ۸۵% آلومینا + ۱۰% SiC در لایه کار نصب میشود. نتیجه: عمر کمپین از ۷۵ به ۱۲۰ ذوب افزایش یافته و نشتی مذاب حذف شده است.
۲. صنعت سیمان – زون سوزاندن، Nose Ring و پیشگرمکن
جرم ULCC با ۷۰% آلومینا + آندالوزیت در Nose Ring کوره دوار، نفوذ قلیایی (K₂O, Na₂O) را تا ۷۰ درصد کاهش داده و ضخامت Build-Up را از ۱۵ به ۴ سانتیمتر رسانده است.
۳. پتروشیمی – واحد FCC و راکتورهای کرکینگ
جرم NCC بر پایه زیرکونیا با مقاومت عالی در برابر هیدروژن داغ (H₂ Attack) و دمای ۱۴۵۰ درجه، عمر راکتور را از ۱۸ به ۳۶ ماه افزایش داده است.
۴. عملیات حرارتی و کورههای خلأ
جرم LCC ۹۸% آلومینا برای کف کورههای القایی، از ترک القایی جلوگیری کرده و ۴۸۰ ذوب بدون تعمیر را ممکن ساخته است.
فرآیند تولید جرم ریختنی کم سیمان در شرکت فرآوردههای نسوز تبریز
تولید در ۷ مرحله صنعتی با تجهیزات آلمانی و کنترل کیفیت ISO 9001:
- آمادهسازی دانه: بوکسیت کلسینه، SiC، زیرکون – دانهبندی ۰–۸ میلیمتر
- پودر فوقریز: سیلیکا فوم ۰.۱ میکرومتر، آلومینا ریاکتیو
- میکس خشک: میکسر Eirich آلمانی، ۱۰ دقیقه
- افزودن دیسپرسانت: پلیکربوکسیلات اتر، ۰.۱–۰.۳%
- تست رئولوژی: Flow > ۲۰۰ mm (ASTM C1446)
- بستهبندی: کیسه ۲۵ kg با کد بچ + MSDS
- کنترل نهایی: XRF، CCS، PLC
ظرفیت تولید: ۲۰۰۰ تن LCC/ULCC در ماه.
روش نصب، کیورینگ و خشککردن جرم کم سیمان
نصب صحیح، ۸۰ درصد موفقیت را تضمین میکند. راهنمای گامبهگام تبریز:
- آمادهسازی قالب: تمیز، روغنزدایی، نصب انکر استیل ۳۱۰S
- اختلاط: میکسر اجباری، ۳–۵ دقیقه، آب ۴.۵–۵.۵%
- ریختن و ویبره: ویبراتور پنوماتیک، ۳۰–۶۰ ثانیه
- کیورینگ: ۲۴ ساعت در ۲۵ درجه، رطوبت >۹۰%
- خشککردن: ۵۰ درجه در ساعت تا ۴۰۰ درجه، سپس ۱۰۰ درجه تا ۸۰۰ درجه
- راهاندازی: گرمکردن تدریجی تا دمای کاری
نکته حیاتی: از افزودن آب اضافی خودداری کنید – رئولوژی را نابود میکند.
تستهای آزمایشگاهی و کنترل کیفیت
مرکز R&D تبریز مجهز به:
- کوره RUL تا ۱۸۰۰ درجه
- دستگاه CCS (تا ۲۰۰ MPa)
- تست Slag Cup با سرباره واقعی مشتری
- آنالیز XRF و XRD
نتایج نمونه بچ ۱۴۰۴/۰۸:
| آزمون | استاندارد | نتیجه LCC ۸۵% |
|---|---|---|
| RUL (T0.5) | ISO 1893 | ۱۶۵۰°C |
| CCS پس از ۱۱۰°C | ASTM C133 | ۹۵ MPa |
| PLC در ۱۵۰۰°C | ISO 2478 | -۰.۲% |
| مقاومت سرباره (mm) | — | ۲.۱ (پس از ۶ ساعت) |
مطالعات موردی: عملکرد واقعی در کارخانههای ایران
مورد ۱ – فولاد مبارکه اصفهان: تاندیش ۶۰ تن، جرم LCC ۹۰% آلومینا → ۱۸۰ ذوب بدون نشتی (قبلاً ۱۱۰ ذوب با جرم معمولی).
مورد ۲ – سیمان صوفیان: Nose Ring کوره ۵۰۰۰ تن/روز، جرم ULCC ۷۰% + آندالوزیت → کاهش توقف اضطراری از ۱۲ به ۴ بار در سال.
مورد ۳ – پتروشیمی تبریز: راکتور FCC، جرم NCC زیرکونیا → عمر از ۱۸ به ۳۶ ماه.
نکات فنی برای مهندسان نسوز
- برای سرباره اسیدی → افزودن ۵% زیرکونیا
- برای شوک حرارتی → آندالوزیت یا مولایت
- برای سایش → SiC یا کرومیت
- همیشه از آب تمیز (pH ۷) استفاده کنید
جمعبندی: آینده نسوز با جرم کم سیمان
جرم ریختنی نسوز کم سیمان؛ نسل جدید مواد مقاوم دیگر یک گزینه نیست – یک ضرورت برای کارخانههای مدرن است. شرکت فرآوردههای نسوز تبریز با R&D پیشرفته، تولید سفارشی و خدمات EPC، شریک قابلاعتماد شما در این تحول است.
جرم LCC سفارشی برای کوره شما
آنالیز سرباره + فرمول اختصاصی در ۴۸ ساعت
📞 ۰۴۱-۳۴۳۲۸۱۴۵ | درخواست مشاوره رایگان
سوالات متداول (FAQ)
تفاوت اصلی LCC و ULCC چیست؟ULCC سیمان کمتر از ۵% دارد، رئولوژی بهتر، مقاومت بالاتر و قیمت ۱۵–۲۵% بیشتر.چرا جرم کم سیمان ترک نمیخورد؟تخلخل کم، انقباض کنترلشده و فازهای ژل سیلیکاتی از ترک جلوگیری میکنند.حداکثر دمای کاری جرم کم سیمان چقدر است؟تا ۱۸۰۰ درجه (گرید ۹۸% آلومینا + زیرکونیا).هزینه جرم کم سیمان نسبت به معمولی چقدر است؟۲۰–۳۰% بالاتر، اما بازگشت سرمایه در ۳–۶ ماه با افزایش عمر و کاهش تعمیرات.آیا تبریز جرم NCC تولید میکند؟بله، جرم بدون سیمان بر پایه فسفات و سیلیکات برای کاربردهای خاص.
منابع: ASTM C401 | محصولات جرم ریختنی | طراحی کوره EPC
