DKLEBLR REFRAKTER TEKNOLOJSNDE SON GELMELER ZET Geleneksel dklebilir refrakterlerin kullanm alan mevcut, fiziksel ve kimyasal zellikleri nedeniyle uygulama alan snrldr. Yksek teknoloji dklebilirleri, almina oran %45'ten %95'e karld ve reolojik zellikleri baaryla gelitirildi. Getiimiz yllarda refrakter teknolojisi nemli derecede geliti. Dklebilir refrakterler, imento bal geleneksel, dk imentolu, ok dk imentolu dklebilirler, ok ince tane bal ve kimyasal bal dklebilir refrakterden birine veya daha fazlasna girebilirler. Geleneksel dklebilirler tipik olarak %15-30 kalsiyum alminat ve %3-11 CaO ierirler. Mevcut CaO bulabildii SiO2 ve Al2O3 ile anortit ve/veya gehlenit fazlarn oluturur ki bunlarn ergime scakl dktr. Bu sv fazlar yksek scaklkta ba mukavemetini, korozyon ve erozyon direncini drr. Yksek teknoloji dklebilirleri genellikle %0-5 kalsiyum alminat, dolays ile %1,5' a kadar CaO ierirler. imento orannda nemli d su orannn %4-6'ya dmesiyle sonulanmtr ki bu da rnn gzenekliliini drmtr. Dk imento oran nedeniyle, dk scaklkta ergiyen fazlar olduka azalm yksek scaklkta mukavemet, geleneksellere gre ok artmtr. Son yllarda refrakter endstrisinde, zellikle elik fabrikalarnda vibrasyonla dkm giderek artyor. Dier ilemlerle karlatrld zaman bu teknik zaman ve iilik kazandrr ve daha az pahaldr. Byk ve kark ekilli bloklar atlama ve dklme riski olmadan yaplabilir. Paslanmaz elik fiberler, organik fiberler, mikrosilika alminasilikat ve slatmayan ilaveler dklebilirlere ilave edilebilirler. Bir dklebilir refrakter iin sadece mukavemet nemli deildir. Dklebilir refrakter dkm srasnda iyi akcla ve kontroll katlamaya sahip olmaldr. 1. DKLEBLR REFRAKTERLERN TEMEL ZELLKLER Dklebilir refrakterlerin retiminde kullanlan kalsiyum alminat imentolar Fondu, Secar50/51, Secar70/71, Secar80 ve Alcoa CA 25'tir. Ergime scaklklar sras ile 1270, 1440, 1700, 1750 ve 1770C'tr. Son ikisinin bileimleri birbirine ok yakndr. 50, 70, 80 almina oranlarn gsterir. Fondu da %39 almina ve %16.5 Fe2O3 vardr. Refrakter beton, geleneksel refrakterlere gre daha hzl uygulanabilir. Maliyeti dk ve uygulamas esnektir(1). Depolama sorunlar azdr. Tulalarda grlen tulalar aras har sorunu yoktur. n piirme ilemine gerek yoktur. lk piirimde bir miktar hacimce klme gsterdii iin genleme balantsna ou zaman gerek yoktur(2). Kalsiyum alminat minerallerinin forml ne olursa olsun, su ile hidratasyonu eitli kademelerden getikten soma

C3AH6 ve AH3 fazlar meydana gelir(1,3). Avrupa'da 6 lke ve ABD yksek, alminal imento ve Fondu imentosu retmektedir(4). retim yntemi, oluacak mineraller asnda ok nemlidir. Ayrca demirin 2 veya 3 deerlikli olmasnda da nemli rol oynar. Fondu imentosu, portlant imentosu hammaddesine gre daha az bulunan yksek demirli boksitten ve kire tandan retilir(4). Az bulunduu, zor krld ve piirildikten sonra zor krld ve tld in portlant imentosuna gre ok pahaldr. Bu ekilde retilen Fondunun kullanm scakl1400C olup dktr. Bayer Prosesi ile almina retip kireta ile demiroksiti dk kalsiyum alminat imentosu retilebilir. Bunlarn ergime scakl yksektir ve ayn zamanda pahaldr. Kalsiyum alminat minerallerinden sadece C12A7 faz zel koullarda retilir ve dklebilirlerin katlama sresini ksaltmak amacyla dier yksek alminal imentolara katlr(5,6). Yksek alminal imentolarda katlama srasnda balayan s aa k yaklak. 10-14 saat arasnda en yksek dereceye kar. Bu nedenle refrakter beton dkldkten soma zerine slak bez konur ve ar snmalarn nne geilir. Dklebilir refrakterlerin sl iletkenlii 0,4-1,2 gr/cm3 arasnda dorusal, daha yksek younluklarda ise parabolik deime gsterir. Isl yaltm gc belirli bir duvar, daha yksek younluklu refrakterden yaparsak hem duvar kalnl hem de maliyeti artar. ekillendirme suyu top testi ile tayin edilir. Suyun azalmas da artmas da mukavemeti drr(7). 2.GELENEKSEL DKLEBLR REFRAKTERLERDE YEN GELMELER Dklebilir refrakterlerin uygulanmas ve gelimesi konusunda 1980-1990 yllar arasnda heyecan verici ve enteresan gelimeler oldu. Bu on yl iindeki gelime ondan nceki yarm asrda olmamtr. Dklebilir refrakter retici ve tketicileri bu refrakterlerin fiziksel davranlarn ve termo-mekanik zelliklerini incelttiler. Dklebilir refrakler teknolojisi aadaki anahtar konularda geliti ve zellikleri iyiletirildi. Hangi maddelerin zellikleri iyiletirildi veya yeni hammaddeler kullanlmaya balad(8). Yerletirme, zellikle vibrasyonlu yerletirme gelitirildi. Atrca yerletirme srasnda eitli metal ve seramik kanca ve destekler kullanlmaya baland. Geleneksel agregann zellikleri iyiletirilirken fused, kalsine veya reaktif almina gibi agregalara ve mikrosilikaya ynlenildi. Bu almada bunlarn hepsine ayr ayr deinilecektir. Dkme demir ve elik retiminde son teknoloji ilk gelimeler nedeniyle, bu alanlarda kullanlan refrakterler giderek iddetli artlara maruz kalmaktadrlar. Bu durum monolitik refrakterlere de uygulanabilir, bu nedenle reaktif, korozyona dayankl vb. refrakterlere ihtiya vardr. Dklebilir refrakterler uygun oranda su ile kartrlr, dklebilir, malalanabilir, tabanca ile pskrtlebilir veya enjeksiyonla uygulanabilir. Balayc olarak

nemli miktarda alminal (kalsiyum-alminat esasl) imento kullanlr. Refrakterlii ve korozyon direnci younlua, homojenlie veya yksek alminal imento ile agrega arasndaki dk scaklkta ergiyen bileiklerin miktarna baldr. Monolitik refrakterlerin katlama ve kuruma zamann ksaltmak iin ksaltmak iin metal tozlar katlr(9). 1980-1990 yllar arasnda yeni ve kalitesi iyiletirilmi hammaddeler kullanlmaya baland. imdiki refrakter teknolojistleri, bundan ncekilerden daha ansldr. nk ellerinde daha fazla seenek vardr. Artk dklebilir refrakter eskiden olduu gibi sadece imento agrega karm deildir. Gnmzde bu karm kompleks formllere dnmtr. Yksek kaliteli ve tane bykl dalm hassas olan agregalara, deitirici dolgu maddelerine balayclara ve ilave maddelere ihtiya vardr. Hammadde kalitesi iyileti. Dnyann her tarafndan yeni sentetik ve doal grog hammaddeleri gelmektedir. Bunlardan zellikle in Halk Cumhuriyeti ve Gney Amerika ok nemlidir. ABDnde 1980'den sonra in boksiti yaygnlamtr. Amerika'da yerli boksitlerin kalitesi iyiletirilmi ve dklebilirlerin kalitesi ciddi ekilde iyiletirilmitir. Tablo-1, 1980 ncesi ve sonrasnda Amerika'daki yerli hammaddelerin kimyasal ve fiziksel zelliklerini gstermektedir. 1980 ncesi 1980 Sonras Al2O3 44 46 SiO2 52 49 Fe2O3 0 1 Alkaliler 0.9 0.2 Younluk g/cm3 2.5 2.6 % Gzeneklilik 4.9 3.6 1540Cde piirince hacimce % deime 8.2 1.2 Tablo-1 : ABDde Kullanlan Agregalarn zellikleri(8) % Fark 2 -3 0 -0.7 0.1 -1.3 -6

Alkali orann drlmesi bu agrega ile retilen dklebilirlerin scakta mukavemetinin artmasna(ekil-1) ve 1540C'de piirildii zamanki pime klmesinin azalmas, agrega ile onu saran faz arasndaki sorunlar, i gerilmeleri azalttndan, 1980den sonra kullanma sunulan agrega ile hazrlanan refrakterlerin mukavemetinin artmasna neden olmutur. Bu etki yksek scaklkta da devam etmektedir(8).

ekil-1 : %45 Alminal 1650Clik Dklebilirlerde Scakta Eme Dayanmna Agrega Kalitesinin Etkisi(5) Bugn deiik saflkta kalsiyum alminat imentosu satlmaktadr. ok sayda kalsiyum alminat imentosu reticisi dk imentolu dklebilir refrakter iin zel kalsiyum alminat imentosu retmek, katlama zamann, akcl ve mukavemet karakteristiklerini optimize etmek in gelitirme yapmaya altlar. Hatta bu almalar, birim fark dkm bana rnlerinin tketiminin azalmas pahasna yaptlar. Gelitirilmi rnlerin kabul ile daha az kalsiyum alminat imento kullanlmasna ramen, dklebilir refrakterler patlama derecesinde artt. Defloklant katlama ve akclk gibi konularda yeni kimyasal maddelere ihtiya duyulmaktadr. Gelimi teknoloji dklebilirleri gelimeye, bymeye devam ediyor. Titreimle (vibrasyonla) yerletirme ok yaygnlat ve standart hale geldi. Byk boyutlu uygulamalarda rnein alminyum frnlarnn haznesinde, tandilerde ve kepelerde (ladle) balant olmakszn srekli yerletirme gerekmektedir. Buralarda 20 tondan fazla dk imentolu dklebilir refrak1er kullanlmaktadr. Kritik alanlar iin anmaya dayankl dklebilir titreim yardmyla tabancal dkm olarak uygulanabilir. Dklebilir refrakter servisten nce dikkatli kartrlmal ve piirilmelidir. Geleneksel dklebilirin anma direnci yaklak 30, dk imentolunun anma direnci 12cm3 olup yaklak 1200C'a kadar fazla deime gstermez. Dk imentolunun stnl aktr.

3. YKSEK TEKNOLOJ DKLEBLRLER Geleneksel dklebilirler, yetersiz fiziksel ve kimyasal zellikler nedeniyle uygulama alan snrldr. Bu nedenle yksek teknoloji dklebilirleri gelitirildi. Agregann almina oran %45'ten %95'e karld. Yksek teknoloji dklebilirleri aadaki snflardan birine girmektedir. Geleneksel imento bal, dk imentolu dklebilirler, kil ballar, ok ince

taneli ballar ve kimyasal ballar. stenilen zellikte dklebilir elde etmek iin uygun kombinasyonda kartrlabilir. Geleneksel Dklebilirler : Tipik olarak %15-30 kalsiyum alminat imentosu iermektedir. Agrega ve imentonun saflatrlmas konusunda almalar yapld. Dklebilirler hidrat fazlarn etkisi ile mukavemet kazanrlar. Istld zaman hidratlar paralanr ve 800-1200C arasnda mukavemet dmesi olur. Bu mukavemet d, dklebilir yapsnda zayf blgelerin oluumu nedeniyledir. Bu scaklk aralnn zerinde seramik ba olutuundan mukavemette art olur fakat daha yksek scaklklarda sv fazn artyla d olur. Geleneksel dklebilirlerde, kalsiyum alminatn saflna bal olarak %3-11 CaO bulunur. Mevcut CaO bulunabildii silika ve almina ile anortit (CaO.Al2O3.2SiO2) ve/veya gehlenit (2CaO.Al2O3.SiO2) fazlarn oluturur ki bu fazlarn ergime scakl ok dktr. Bu svlar, yksek scaklkta ba mukavemetini, erozyon ve korozyon direncini drr. Geleneksellerde imento fazla olduu iin ekillendirmede kullanlan su oran da yksektir. Aksi takdirde akclk iyi olmaz, kalb iyi doldurmaz. Suyun yeri bo kalacandan gzeneklilik oran artar(10). Sonu olarak imento oran drlmelidir. Geleneksel dklebilir refrakterlerden kan, dk ve ok dk dklebilirlere yneliin sebebi budur. Yksek Teknoloji Dklebilirleri : Bunlar %0-5 kalsiyum alminat, buna bal olarak en fazla %1,5 CaO erirler. imento oranndaki bu d sonucu su ihtiyac %4-6ya der ve gzeneklilik oran der. CaO'in dmesi sonucu dk scaklkta ergiyen fazlarn tr ve miktarlar azalr. Yksek scaklk mukavemeti, geleneksellere gre ok fazla art gsterir. ekil-2 eitli ekilsiz refrakterde ekillendirme suyu oranlarn karlatrmaktadr. Geleneksellerde %12 kadar olduu halde yksek teknoloji dklebilirlerinde %4,5'a kadar dmtr. Su oran dtke, ona paralel olarak gzenek oran der, younluk ise tam tersine artar.

ekil-2 : eitli ekilsiz Refrakterlerde ekillendirme Suyu Oranlar(10)

ekil-3 : %60 almina ieren bnyelerin eme dayanmlarnn piirme scaklna bal deiimi(10) Eme mukavemeti 3 rnde de piirme scaklna bal olarak artmaktadr. Fakat yksek teknoloji dklebilirleri tartmasz ok stndr(ekil-3). Dvme refrakterlerin ise geleneksellerin altnda yer almaktadr. Yerletirme Parametreleri : Bu refrakterler ancak uygun bir yntemle yerletirilebilir. Anahtar yerletirme parametreleri su oran, malzemenin kvam, katlatrlmas ve piirilmesidir. ekil-4 anma dayanmna ve soukta eme mukavemetin su orannn etkisini gstermektedir. Suyun artmas ile her iki zellikte olumsuz ynde deimektedir. Bu deiimler

%60 alminal yksek teknoloji dklebilirleri iin geerlidir. gzenek anma direncine, younluk eme dayanmna paralellik gsterir. Bu refrakterler de ilk stma hz 25-55C/saat tavsiye edilir. Bu hz, buharn hzl kn nler ve zelliklerin en iyi ekilde olumasn salar.

ekil-4 : 830C'de Piirildii Zaman Anma Kaybnn ve Soukta Eme Dayanmnn Su Oranna Bal Deiimi(10) Anma ve Korozyon Mekanizmas : En nemli anma mekanizmalar korozyon, erozyon, anma ve dklmelidir. Korozyon, sv cruf ve dier kimyasal maddelerle refrakter yapsnn reaksiyona girip kimyasal deiime uramasdr. Refrakter cruf reaksiyonu deimi yapya neden olur, bu blge refrakterlii ve orijinal malzeme mukavemetini drr. Gzeneklilik, sv metalin veya crufun girebilecei uygun blgelerdir. Bu nedenle korozyon direnci drc etki yaparlar. Asidik cruflara kar asit, bazik cruflara kar bazik refrakterler kullanlr. Dier anma mekanizmalar olduu srece bu kuraln kesin doru olduunu syleyemeyiz. ekil-5, erozyon direncine alminann etkisi gstermektedir. Sonular gstermitir ki cruf direnci artan almina ile artmaktadr. Dikkat edilmelidir ki yksek performans dklebilirleri (%70 alminal) edeer cruf direncine sahiptir. Tm dklebilirlerde gzeneklilik ne kadar dlrse sv metal ve crufun girmesi o kadar azalacandan, cruf direnci artar. Su oran %4,5'tan %8,5'a karken gzeneklilik %12,5'tan %20'ye kar. Bu deerlendirme, ekillendirmede su orannn, baka bir deyile yksek alminal imento orannn ne kadar nemli olduunu gstermektedir. Gzenekliliin dmesi mukavemeti de arttrmaktadr. Bu yeni rnlerin gzeneklilik seviyesi pimi tuladan daha iyi veya eittir. imento orannn dmesi yksek scaklkta sv faz oluumunu azaltacandan scakta mukavemeti de artrr. Erozyon direncini de artrr. Pek ok refrakter agregas anmaya dayankldr. Matriks (ana yap) rnn anma direncini tayin eder. rnn mukavemeti bu nedenle matriksin anma direncinin bir gstergesidir(10). Yksek mukavemetli dklebilirin

anma direncide iyidir. Younlukta anma direncinin gstergesidir. Erozyon, demir elik ve sv cruf gibi svlarn refrakter zerinde hareketi sonucu anmadr. Erozyon, kendi kendine meydana gelen birincil mekanizmadr veya korozyon da ikincil mekanizmadr. Erozyona dayanmda anahtar kelimeler, refrakterlik, mukavemet, sl kararllk, younluk ve gzenekliliktir.

ekil-5 : Erozyon direnci zerine alminann etkisi(10) Refrakterlik : Ksaca refrakterin eilme scakl diye tarif edilebilir. Refrakter, kullanm scaklnda ergimemelidir. Yksek teknoloji refrakterlerinde imento oran dk olduundan, dk scaklkta ergiyen fazlarn trleri ve miktarlar azdr. Refrakterlii yksektir. Mukavemet : Gene yksek alminal imentonun dk olmas nedeniyle 800C zerinde mukavemet iyidir. Fakat, deney scaklna bal olarak dme gstermektedir.

ekil-6 : %60 alminal a) Yksek alminal b) Refrakter tulann eme mukavemetlerinin karlatrlmas(10,7)

Fakat %60 alminal yksek teknoloji dklebilirlerinin eme mukavemeti 1482C'a kadar tm scaklklarda %60 alminal refrakter tuladan daha iyidir. Bu stnlk erozyon direncinde de etkilidir(ekil-6). Isl Kararllk : Kurutulduktan sonra %95 alminal dklebilirin 1400C'deki termal genlemesi %0,8, %60 alminal dklebilirin ondan kk fakat ona yakn olduu ortaya konulmutur. Bu deerler olduka dktr. Bunun sonucu olarak da termal ok dayanmlar yksektir. Duvarda scaklk gradyan dorusaldr, fakat eme dayanm kenarlarda en fazla, ortada en dktr. Deneysel alma gstermitir ki scak yzeyden 5-8mm uzakta mukavemet %40 daha dktr ve iddetli termal oka maruz kald zaman atlama bu blgede olur(10). Termal ve Mekanik Dklme : Mekanik dklme, alma yzeyinde ar gerilme nedeniyle kk refrakter paralarnn kaybolmasdr. Ayn olayn; yksek termal genleme katsayl refrakterlerde, scaklk gradyan nedeniyle olumasna termal dklme denir. Hzl scaklk dalgalanmalar iddetli termal gradyana ve termal dklmeye neden olur. Termal letkenlik : Refrakterin bileimi, younluu ve gzeneklilii iletkenlii etkiler. Isl iletkenliin artmas, scaklk gradyann azaltaca iin termal ok dayanm arttrr. %60 alminal tula 6-9 ay, fosfat bal slak ekillendirilen dklebilir 1 yla kadar mrldr. Yksek teknoloji dklebilirin denenmesi devam ettii iin mr verilmemi ama dierlerinden uzun mrl olduu sylenebilir. Ayrca astar bakm masraflar daha azdr. Tandi astarlarnda yksek teknoloji dklebiliri yamasz 300, yamal 400 stmaya dayanrken eski dklebilir yamasz 75, yamal 100 stmaya dayanrd. Sonu : Yeni gelitirilen yksek teknoloji dklebilir refrakterlerin fiziksel zellikleri, geleneksel dklebilirlerden nemli lde daha iyidir ve baz alanlarda pimi tulalarla karlatrlabilir. Optimum fiziksel zellikleri ve bu yeni rnlerden en iyi performans elde etmek iin uygun ekillendirme yntemleriyle ekillendirilmelidir. Onlarn yegane kimyasal ve fiziksel zellikleri ou refrakter uygulamasnda mkemmel anma direnci salar. Bu nedenle yeni gelitirilen yksek teknoloji dklebilirleri geni bir uygulama alan bulur(10).

4. iddetli Uygulamalar in Yksek Performans Dklebilirleri

Geleneksel dklebilir refrakterlerin yetersizlikleri ileri teknoloji dklebilirleri anlatlrken ortaya kondu. zelliklerin gelitirilmesi ihtiyac 1970li yllarda ortaya kt. Bunun sonucunda ileri teknoloji ve yksek performans dklebilirleri ortaya kt. Fiziksel ve Kimyasal zellikleri : u anda aklanmakta olan yksek performans dklebilirleri de imento ve agregadan olumaktadr. Fakat imento oran drlm ve baz zellikleri iyiletirilmitir. Esas rnler yle snflandrlmtr. %40-45 almina kalsine kaolin esasl %75-85 almina boksit esasl %90-95 almina fused veya tabuler almina esasl Benzer almina ve ayn servis limitleri arasnda iki dklebilir refrakter karlatrld(11). %40-45 Alminal Dklebilirler : Yksek performansl dklebilirlerin silikas biraz dktr fakat dk scaklkta ergimeye neden olan CaO ve Fe2O3 nemli lde azalmtr. Bunun sonucu Tablo-2'den grld gibi hem oda scaklndaki hem de yksek scaklktaki basma dayanm geleneksel dklebilirlerden ok ok yksektir. Yksek performans dklebilirlerin younluu %10 daha fazladr. Mukavemetin artmasnda bunun da rol vardr. Gelenekselde 1000C'de basma dayanmnn dmesi, balarn krlmasndan ileri gelmektedir(11). Geleneksel Al2O3 45 SiO2 42 CaO 5.6 Fe2O3 2.6 Maksimum servis scakl C 1550 Younluk gr/cm3 2.1 2 Soukta basma dayanm N/mm 110C 23 Soukta basma dayanm N/mm2 1000C 13 Dkm iin su ihtiyac % 14 - 13.5 Tablo-2 : %40-45 Alminal Dklebilirleri(8) Yksek Perf. Dk. 43.5 50 1.8 1.1 1550 2.3 74 88 6 - 6.5

%75-80 Almina Dklebilirleri : Bu grupta yksek performanslnn, geleneksele gre alminas %6 fazla, CaO ve Fe2O3 oranlar olduka dktr. Bu nedenle maksimum servis scakl 200C yksektir. Burada Fondu imentosu kullanlmtr. Dk oranda su kullanlmas younluu, mukavemeti artrr ve zayflama blgesi yoktur(Tablo-3).

Geleneksel Al2O3 76 SiO2 6.8 CaO 8.8 Fe2O3 4.8 Maksimum servis scakl C 1500 2 Soukta basma dayanm N/mm 110C 43 Soukta basma dayanm N/mm2 1000C 23 Dkm iin su ihtiyac % 11.5 - 13.5 Tablo-3 : %75-80 Alminal Dklebilirleri(11)

Yksek Perf. Dk. 82 10