آجر شاموتی (Grog)

آجر شاموتی دسته‌ای مواد دیرگداز است که از اکسید سیلیسیوم (SiO₂) و اکسید آلومینیوم تشکیل شده است. این دسته از آجرهای نسوز از رس‌های پلاستیک دیرگداز و شاموت‌هایی که از رس‌های پخته تشکیل شده، تهیه می‌شوند. با توجه به اهمیتی که این آجرها در ساخت کوره‌ها، دستگاه‌های دمش و … دارند، در این مقاله به معرفی این دسته از آجرها و نکاتی که باید در تهیه و خرید آن‌ها در نظر داشته باشید، می‌پردازیم.

منظور از شاموت چیست؟

شاموت در لغت به معنی خرده آجر است. این ترکیب دیرگداز عمدتا از دو اکسید اصلی آلومینا و سیلیس تشکیل شده است. معمولا مقدار آلومینا بین ۱۰ تا ۴۵ درصد وزنی است که درصد آن نقش مهمی در تعیین خواص شاموت دارد. بدیهی است که هر چه درصد آلومینا بیشتر شود، دیرگدازی هم افزایش می‌یابد.

بخش بزرگی از مواد مصرفی دیرگدازهای شاموتی را خاک‌های رسی مانند کائولن (۲H₂O.Al₂O₃.2SiO₂) و بالک‌لی تشکیل می‌دهند. خاک رس به دلیل خاصیت پلاستیسیته، استحکام خشک و پخت بالا، علاوه بر بهبود شکل‌پذیری باعث افزایش استحکام قطعه پس از شکل‌دهی می‌شود.

گرچه بهره‌مندی از استحکام خشک بالا در خاک رس هم خالی از اشکال نیست! وجود این خاصیت باعث ایجاد تغییرات ابعادی زیادی می‌شود که برای کاهش این اثر، ابتدا خاک رس در کوره پخته می‌شود. شاموت خارج شده از کوره دوار خرد شده و توسط الک دانه‌بندی می‌شود.

تولید شاموت

دسته‌بندی آجرهای شاموتی

بر اساس ترکیب شیمیایی

جدول زیر طبقه‌بندی آجر شاموتی را بر حسب میزان آلومینای موجود در ترکیب نشان می‌دهد:

بر طبق روش ساخت

چهار روش اصلی برای ساخت این ترکیبات نسوز وجود دارد:

• پرس خشک(t)
• پرس نیمه خشک(h)
• پرس پلاستیک(p)
• ریخته گری دوغابی

در جدول زیر این روش‌ها و ویژگی‌های آن‌ها نمایش داده شده است:

البته باید در اینجا ذکر کنیم که تمامی آجرهای شاموتی در این دسته‌بندی قرار نمی‌گیرند. دسته‌ای از آجرهای شاموتی وجود دارند که درصد سیلیس آنها بالاتر است و شامل آجرهای شاموتی کوارتزی و آجر شاموتی ضد اسید هستند.

• آجر شاموتی کوارتزی عموما از کوارتز دارای کوارتز دانه درشت تشکیل شده و در کوره‌های کک پزی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• آجر شاموتی ضد اسید حدود ۳۰-۱۵ درصد وزنی آلومینا دارد. فازهای کریستالی آن شامل مولایت، کوارتز، کریستوبالیت و فلدسپار است و به سبب حضور این فازها بسیار متراکم و مقاوم است.

ساخت آجرهای شاموتی

نحوه ساخت آجر شاموتی بدین گونه است که ابتدا اگریگیت را به وسیله خردکردن و دانه بندی شاموت تهیه نموده و آن را با آب مخلوط می‌کنند. پس از رسیدن به مخلوطی با پلاستیسیته مناسب آن را تحت پرس خلا قرار می‌دهند. ممکن است در ساخت این آجرها نیاز به چند مرحله پرس باشد و اگر ابعاد آجر بزرگ باشد از روش پرس خشک یا کوبیدن استفاده می‌گردد.

آجرهای شاموتی در کوره های قائم (Shaft Furnace) ،کوره های گرد (Round Furnace) ،کوره های تونلی (Tunnel Furnace) و کوره های دوار (Rotary Furnace) در دمای ۱۵۰۰-۱۲۰۰ درجه سانتی گراد پخته می‌شوند. رس‌ها بعد از پخت شدن دچار انقباض شدیدی می‌شوند. بنابراین ضروری است که پیش از فرایند ساخت بخشی از رس پیش پخت شود تا جلوی دفرمه شدن و ترک خوردن پس از پخت در آجر کاهش یابد.

نسبت رس و آب از جمله عواملی است که نحوه‌ی پخت این نوع آجر را تعیین می‌کند. به طور معمول هرچقدر میزان رس کم‌تر باشد، پس از عملیات پخت آجر عیوبی نظیر تاب‌برداشتگی و بادکردگی در آجر کم‌تر است.

مراحل تولید آجر شاموتی

کاربردهای آجر شاموتی

• کوره های بلند ذوب آهن و دستگاه دمش آن
• ریخته‌گری فولاد
• کوره‌های ساخت آلیاژهای غیر آهنی
• کوره‌های کک‌پزی و گازسوز
• صنعت شیشه ؛ مانند بلوک‌های کف تانک قلع در روش فلوت

در هنگام خرید آجر شاموتی به چه نکاتی باید توجه کنیم؟

• تقسیم بندی آجرهای شاموتی بر اساس شکل، رنگ (کرم کم رنگ تا قهوه‌ای کم رنگ)، ابعاد، کاربرد و خواص آن‌ها می‌تواند متفاوت باشد.
• آجر نسوز شاموتی عموما وزنی در حدود ۵/۳ کیلوگرم و تحمل دمایی آن نیز حدود ۱۲۶۰ درجه است که دهانه‌های آن ۵۰ (۱۰ عدد دهانه)، ۷۰ (۱۲ عدد دهانه) و ۹۰ (۱۶ عدد دهانه) سانتی‌متر است.
• پرکاربردترین آجر‌های شاموتی شامل آجر‌های پردیوتی و سوپر دیوتی هستند. آجر‌های سوپر دیوتی مقاومت بالاتری در هنگام تغییرات سریع دمایی دارند و در دمای متوسط بهتر کار می‌کنند و از نظر اقتصادی به صرفه‌تر هستند.

منابع

روتشکا ، جرالد . (۱۹۹۶) . ترجمه بهزاد میرهادی. تهران : مرکز انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران