কম সিমেন্ট রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবল পণ্যের পরিচিতি

কম সিমেন্টযুক্ত রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবলকে প্রচলিত অ্যালুমিনেট সিমেন্ট রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবলের সাথে তুলনা করা হয়। প্রচলিত অ্যালুমিনেট সিমেন্ট রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবলে সিমেন্ট যোগ করার পরিমাণ সাধারণত ১২-২০% এবং পানি যোগ করার পরিমাণ সাধারণত ৯-১৩% হয়ে থাকে। বেশি পরিমাণে পানি যোগ করার কারণে, ঢালাই করা বস্তুতে অনেক ছিদ্র থাকে, এটি ঘন হয় না এবং এর শক্তি কম থাকে; অন্যদিকে, বেশি পরিমাণে সিমেন্ট যোগ করার ফলে যদিও উচ্চতর সাধারণ এবং নিম্ন তাপমাত্রার শক্তি পাওয়া যায়, তবে মাঝারি তাপমাত্রায় ক্যালসিয়াম অ্যালুমিনেটের স্ফটিক রূপান্তরের কারণে শক্তি হ্রাস পায়। স্পষ্টতই, যোগ করা CaO কাস্টেবলের মধ্যে থাকা SiO2 এবং Al2O3-এর সাথে বিক্রিয়া করে কিছু নিম্ন-গলনাঙ্কের পদার্থ তৈরি করে, যার ফলে উপাদানটির উচ্চ-তাপমাত্রার বৈশিষ্ট্য নষ্ট হয়ে যায়।

যখন অতিসূক্ষ্ম পাউডার প্রযুক্তি, উচ্চ-দক্ষতাসম্পন্ন মিশ্রণ এবং বৈজ্ঞানিক কণা বিন্যাস ব্যবহার করা হয়, তখন কাস্টেবলের সিমেন্টের পরিমাণ ৮%-এর কম এবং জলের পরিমাণ ≤৭%-এ নামিয়ে আনা হয়, এবং একটি নিম্ন-সিমেন্ট সিরিজের রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবল প্রস্তুত করা যায় যার CaO-এর পরিমাণ ≤২.৫% থাকে, এবং এর কার্যক্ষমতার সূচকগুলি সাধারণত অ্যালুমিনেট সিমেন্ট রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবলের চেয়ে উন্নত হয়। এই ধরনের রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবলের ভালো থিক্সোট্রপি থাকে, অর্থাৎ, মিশ্রিত উপাদানটির একটি নির্দিষ্ট আকার থাকে এবং সামান্য বাহ্যিক বল প্রয়োগেই এটি গলতে শুরু করে। বাহ্যিক বল সরিয়ে নিলে, এটি প্রাপ্ত আকারটি বজায় রাখে। তাই, একে থিক্সোট্রপিক রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবলও বলা হয়। স্ব-প্রবাহী রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবলও থিক্সোট্রপিক রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবল নামে পরিচিত এবং এটি এই শ্রেণীর অন্তর্ভুক্ত। নিম্ন-সিমেন্ট সিরিজের রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবলের সঠিক অর্থ এখনও সংজ্ঞায়িত করা হয়নি। আমেরিকান সোসাইটি ফর টেস্টিং অ্যান্ড মেটেরিয়ালস (ASTM) রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবলকে তাদের CaO উপাদানের উপর ভিত্তি করে সংজ্ঞায়িত ও শ্রেণীবদ্ধ করে।

কম-সিমেন্ট সিরিজের রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবলগুলোর প্রধান বৈশিষ্ট্য হলো এদের ঘনত্ব এবং উচ্চ শক্তি। এটি পণ্যের কার্যকাল এবং কার্যক্ষমতা উন্নত করার জন্য ভালো, কিন্তু ব্যবহারের আগে বেকিংয়ের ক্ষেত্রে এটি সমস্যাও তৈরি করে, অর্থাৎ বেকিংয়ের সময় সতর্ক না থাকলে সহজেই ঢালাই ভেঙে যেতে পারে। এর ফলে বস্তুটি ফেটে যাওয়ার মতো ঘটনা ঘটলে অন্ততপক্ষে পুনরায় ঢালাইয়ের প্রয়োজন হতে পারে, অথবা গুরুতর ক্ষেত্রে এটি আশেপাশের কর্মীদের ব্যক্তিগত নিরাপত্তা বিপন্ন করতে পারে। তাই, বিভিন্ন দেশ কম-সিমেন্ট সিরিজের রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবল বেকিংয়ের উপর নানা গবেষণা পরিচালনা করেছে। এর প্রধান প্রযুক্তিগত পদক্ষেপগুলো হলো: যুক্তিসঙ্গত ওভেন কার্ভ তৈরি করা এবং চমৎকার বিস্ফোরণ-রোধী উপাদান ইত্যাদি সংযোজনের মাধ্যমে রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবল থেকে অন্য কোনো পার্শ্বপ্রতিক্রিয়া ছাড়াই পানি মসৃণভাবে অপসারণ করা সম্ভব।

স্বল্প-সিমেন্ট সিরিজের রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবলের জন্য অতিসূক্ষ্ম পাউডার প্রযুক্তি হলো মূল প্রযুক্তি (বর্তমানে সিরামিক এবং রিফ্র্যাক্টরি উপকরণে ব্যবহৃত বেশিরভাগ অতিসূক্ষ্ম পাউডারের কণার আকার আসলে ০.১ থেকে ১০ মাইক্রোমিটারের মধ্যে থাকে এবং এগুলো প্রধানত বিচ্ছুরণ ত্বরান্বিতকারী ও কাঠামোগত ঘনকারক হিসেবে কাজ করে। প্রথমটি সিমেন্টের কণাগুলোকে জমাট বাঁধা ছাড়াই উচ্চমাত্রায় বিচ্ছুরিত করে, আর দ্বিতীয়টি ঢালাইকৃত বস্তুর ক্ষুদ্র ছিদ্রগুলোকে সম্পূর্ণরূপে ভরাট করে এবং এর শক্তি বৃদ্ধি করে)।

বর্তমানে সচরাচর ব্যবহৃত অতিসূক্ষ্ম পাউডারগুলোর মধ্যে রয়েছে SiO2, α-Al2O3, Cr2O3 ইত্যাদি। SiO2 মাইক্রোপাউডারের নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল প্রায় ২০ বর্গমিটার/গ্রাম এবং এর কণার আকার সিমেন্টের কণার আকারের প্রায় ১/১০০ ভাগ, তাই এর ভরাট করার ক্ষমতা ভালো। এছাড়াও, SiO2, Al2O3, Cr2O3 মাইক্রোপাউডার ইত্যাদি পানিতে কলয়েডীয় কণা গঠন করতে পারে। যখন কোনো বিচ্ছুরক উপস্থিত থাকে, তখন কণাগুলোর পৃষ্ঠে একটি উপরিপাতিত বৈদ্যুতিক দ্বিস্তর গঠিত হয় যা স্থিরবৈদ্যুতিক বিকর্ষণ তৈরি করে। এটি কণাগুলোর মধ্যকার ভ্যান ডার ওয়ালস বলকে অতিক্রম করে এবং আন্তঃপৃষ্ঠীয় শক্তি হ্রাস করে। এটি কণাগুলোর মধ্যে অধিশোষণ এবং জমাট বাঁধা প্রতিরোধ করে; একই সাথে, বিচ্ছুরকটি কণাগুলোর চারপাশে অধিশোষিত হয়ে একটি দ্রাবক স্তর তৈরি করে, যা ঢালাইযোগ্য পদার্থের প্রবাহমানতাও বৃদ্ধি করে। এটিও অতিসূক্ষ্ম পাউডারের অন্যতম একটি কার্যপ্রণালী, অর্থাৎ, অতিসূক্ষ্ম পাউডার এবং উপযুক্ত বিচ্ছুরক যোগ করে রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবলের পানি ব্যবহার কমানো যায় এবং এর প্রবাহক্ষমতা উন্নত করা যায়।

কম-সিমেন্টযুক্ত রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবলের সেটিং এবং শক্ত হওয়া হলো হাইড্রেশন বন্ডিং এবং কোহেশন বন্ডিং-এর সম্মিলিত ক্রিয়ার ফল। ক্যালসিয়াম অ্যালুমিনেট সিমেন্টের হাইড্রেশন এবং শক্ত হওয়া প্রধানত হাইড্রোলিক ফেজ CA এবং CA2-এর হাইড্রেশন এবং তাদের হাইড্রেটের ক্রিস্টাল গ্রোথ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ঘটে, অর্থাৎ, তারা জলের সাথে বিক্রিয়া করে ষড়ভুজাকার ফ্লেক বা সূঁচের মতো CAH10, C2AH8 এবং ঘনকাকার C3AH6 ক্রিস্টাল ও Al2O3аq জেলের মতো হাইড্রেশন পণ্য তৈরি করে, যা পরবর্তীতে কিউরিং এবং হিটিং প্রক্রিয়ার সময় একটি আন্তঃসংযুক্ত কনডেনসেশন-ক্রিস্টালাইজেশন নেটওয়ার্ক কাঠামো গঠন করে। অ্যাগ্লোমারেশন এবং বন্ডিং ঘটে কারণ সক্রিয় SiO2 অতিসূক্ষ্ম পাউডার জলের সংস্পর্শে এসে কলয়েডাল কণা তৈরি করে এবং সংযোজিত অ্যাডিটিভ (অর্থাৎ ইলেক্ট্রোলাইট পদার্থ) থেকে ধীরে ধীরে বিয়োজিত আয়নের সংস্পর্শে আসে। যেহেতু উভয়ের পৃষ্ঠীয় চার্জ বিপরীত, অর্থাৎ কলয়েডের পৃষ্ঠে বিপরীত আয়ন শোষিত হয়, তাই যখন শোষণ "আইসোইলেকট্রিক পয়েন্ট"-এ পৌঁছায় তখন বিভব হ্রাস পায় এবং ঘনীভবন ঘটে। অন্য কথায়, যখন কলয়েড কণার পৃষ্ঠে স্থিরবৈদ্যুতিক বিকর্ষণ তার আকর্ষণের চেয়ে কম হয়, তখন ভ্যান ডার ওয়ালস বলের সাহায্যে সংসক্তি বন্ধন তৈরি হয়। সিলিকা পাউডারের সাথে মিশ্রিত রিফ্র্যাক্টরি কাস্টেবল ঘনীভূত হওয়ার পর, SiO2-এর পৃষ্ঠে গঠিত Si-OH গ্রুপগুলি শুকিয়ে ও পানিশূন্য হয়ে সেতু তৈরি করে, যা একটি সিলোক্সেন (Si-O-Si) নেটওয়ার্ক কাঠামো গঠন করে এবং এর ফলে এটি শক্ত হয়। সিলোক্সেন নেটওয়ার্ক কাঠামোতে, তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে সিলিকন এবং অক্সিজেনের মধ্যে বন্ধন হ্রাস পায় না, তাই এর শক্তিও ক্রমাগত বাড়তে থাকে। একই সময়ে, উচ্চ তাপমাত্রায়, SiO2 নেটওয়ার্ক কাঠামোটি এর মধ্যে থাকা Al2O3-এর সাথে বিক্রিয়া করে মুলাইট তৈরি করে, যা মাঝারি এবং উচ্চ তাপমাত্রায় শক্তি বৃদ্ধি করতে পারে।