تواجه مصانع الفولاذ مشكلة متكررة تتمثل في الحاجة المستمرة لإعادة ترميم بطانة الأفران، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التشغيل والصيانة بشكل كبير. في بيئات التشغيل التي تتسم بتغيرات حرارية حادة وسريعة، يحتاج الطوب الحراري لمتانة عالية وقدرة على تحمل التآكل والصدمة الحرارية دون خسارة أدائه.
الطوب الحراري عالي الألومينا يستخدم منذ زمن طويل كبطانة للأفران لخصائصه المقاومة للحرارة، لكن يعاب عليه ضعف مقاومته للصدمات الحرارية والانكماش الحراري، ما يؤدي إلى تشققات متكررة وقصر عمر الخدمة.
في المقابل، يتميز الطوب المصنوع من زيركون (Red Zirconia Brick) بتركيبته البلورية الصلبة التي تمنحه:
| المؤشر التقني | الطوب عالي الألومينا | طوب الزيركون |
|---|---|---|
| مقاومة الصدمات الحرارية | 100% | 300% |
| انكماش حراري بعد التسخين المتكرر (%) | 0.5-0.7 | 0.15-0.25 |
| عمر الخدمة المتوقع (شهور) | 8-12 | 14-20 |
الطوب الحراري من الزيركون يتكون بشكل رئيسي من أكسيد الزيركون (ZrO2)، والذي يظهر هيكل بلوري متميز يمنحه ثباتاً حرارياً عالياً ومقاومة فائقة للانكماش والتمدد. يساهم وجود هذه البلورات في تحمّل التغيرات الحرارية المفاجئة دون تكوين شقوق، إضافة إلى مساهمته في تقليل الميل إلى الزحف الحراري (الانفعال والتشوه تحت درجات الحرارة العالية).
في منشأة فولاذ بإحدى الدول العربية، تم استبدال الطوب عالي الألومينا بطوب الزيركون في أفران الصهر الحديثة التي تتعرض لتغيرات حرارية سريعة متكررة. خلال سنة تشغيل كاملة تم توثيق النتائج التالية:
تدعم هذه النتائج الاستثمار في الزيركون كخيار استراتيجي لتحقيق استقرار وأداء أفضل للمصانع.
ينصح الخبراء في صناعة الفولاذ بتركيز النقاش على جودة المواد بناءً على المعايير التقنية التالية:
هذه العوامل تلعب دوراً أساسياً في تقليل النفقات التشغيلية وتعزيز الاستدامة الصناعية.
