في قطاع الصناعة الحديدية، يُعد اختيار المواد المقاومة للحرارة من أهم القرارات التي تؤثر مباشرة على كفاءة العمليات الإنتاجية، وطول عمر الفرن، وتكاليف الصيانة. مع التغيرات السريعة في درجات الحرارة داخل أفران المعالجة، تبرز الحاجة إلى مواد ذات خصائص حرارية متقدمة تتحمل الضغوط المتكررة دون تشقق أو تآكل.
تُستخدم بلوكات الألومينا (High-Alumina Bricks) تقليديًا في أفران الصهر بسبب قوتها العالية ومقاومتها للحرارة. لكنها تعاني من مشكلة رئيسية: ضعف المقاومة للتغيرات الحرارية السريعة (Thermal Shock). عند تسخين الفرن بسرعة أو تبريده بعد عملية الصهر، تتعرض هذه البلوكات لضغوط داخلية تؤدي إلى تشققات سطحية أو حتى انهيار كامل في جدار الفرن.
| المقياس الفني | بلوكات الألومينا (متوسط) | بلوكات الكوارتز الأحمر (متوسط) |
|---|---|---|
| قوة التحمل عند البرودة (Cold Crushing Strength) | 65 MPa | 85 MPa |
| درجة حرارة التليين تحت الحمل (HST) | 1500°C | 1580°C |
| مقاومة التمدد الحراري (Thermal Shock Resistance) | متوسطة (3–5 دورة) | عالية (15–20 دورة) |
| مقاومة الانزلاق (Creep Resistance at 1450°C) | ~2% في 100 ساعة | ~0.8% في 100 ساعة |
الكوارتز الأحمر (Red Beryl Brick) يتميز بتركيب بلوري فريد يسمح له بالتمدد الحراري المنخفض والتحكم الجيد في الشد الداخلي. هذا يعني أنه لا يتشقق بسهولة عند تعرضه لتقلبات حرارية حادة. كما أن نسبة الألومينا فيه أقل، مما يجعله أكثر مرونة في التفاعل مع المواد الكيميائية داخل الفرن مثل الهيماتيت أو الرمل.
في مشروع تجريبي أجرته شركة "أبوظبي للصلب" عام 2023، استبدلت 30% من بلوكات الألومينا بمادة الكوارتز الأحمر في فرن صهر أولي. النتائج كانت مذهلة: تم إطالة عمر الجدار من 18 شهرًا إلى 28 شهرًا، وتقليل عدد عمليات الصيانة السنوية بنسبة 40%. هذه البيانات ليست مجرد إحصائيات، بل تترجم إلى توفير مباشر في التكاليف التشغيلية وزيادة وقت التشغيل الفعلي للفرن.
إذا نظرنا إلى الجانب البيئي، فإن استخدام بلوكات الكوارتز الأحمر يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن عمليات إعادة بناء الفرن. كل مرة يتم فيها استبدال الجدار، تحتاج الشركة إلى إعادة تسخين الفرن، وهو ما يستهلك طاقة كبيرة. إذًا، زيادة عمر الجدار تعني تقليل استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 12% سنويًا — وهي قيمة تُحسب بالدولار في كثير من الدول الخليجية.
بالإضافة إلى ذلك، تدعم هذه المواد اتجاه الصناعات الحديثة نحو "التصنيع الذكي"، حيث يمكن ربط بيانات أداء الفرن بمنصة إدارة الأصول (CMMS) لمراقبة حالة المواد المقاومة للحرارة بشكل دقيق، مما يساعد في التخطيط الوقائي وليس فقط التصحيح بعد الحدوث.
في عالم اليوم، حيث تتحول الشركات إلى حلول ذكية ومستدامة، فإن اختيار المواد المناسبة ليس مجرد قرار تقني، بل استراتيجية طويلة الأجل لتعزيز القدرة التنافسية.
هل تبحث عن خطة شاملة لتحسين أداء فرنك الحالي؟
احصل على دليل اختيار مواد مقاومة للحرارة في صناعة الصلب – متوفر الآن بصيغة PDF مجانية
