রিফ্র্যাক্টরি উপাদান ব্যবহারের সময়, উচ্চ তাপমাত্রায় (সাধারণত ১০০০~১৮০০ °C) ভৌত, রাসায়নিক, যান্ত্রিক এবং অন্যান্য প্রভাবে এগুলো সহজেই গলে যায় ও নরম হয়ে যায়, অথবা ক্ষয়প্রাপ্ত হয়, বা ফেটে গিয়ে ক্ষতিগ্রস্ত হয়, যা কার্যকার্য ব্যাহত করে এবং উপাদানকে দূষিত করে। তাই, রিফ্র্যাক্টরি উপাদানের এমন বৈশিষ্ট্য থাকা প্রয়োজন যা বিভিন্ন কার্যপরিবেশের সাথে খাপ খাইয়ে নিতে পারে। নিচে এমন ৪টি সূচক উল্লেখ করা হলো যা রিফ্র্যাক্টরি উপাদানের উচ্চ তাপমাত্রা সহনশীলতা নির্ধারণ করে:
(1) অবাধ্য
রিফ্র্যাক্টরিনেস বলতে সেই তাপমাত্রাকে বোঝায়, যে তাপমাত্রায় কোনো পদার্থ উচ্চ তাপমাত্রার প্রভাবে একটি নির্দিষ্ট মাত্রায় নরম হয়ে যায় এবং এটি উচ্চ তাপমাত্রার বিরুদ্ধে পদার্থটির কার্যক্ষমতার বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে। কোনো পদার্থ রিফ্র্যাক্টরি হিসেবে ব্যবহার করা যাবে কি না, তা বিচার করার ভিত্তি হলো রিফ্র্যাক্টরিনেস। আন্তর্জাতিক মান সংস্থা (International Organization for Standardization) নির্ধারণ করেছে যে, ১৫০০ ℃-এর বেশি রিফ্র্যাক্টরিনেস সম্পন্ন অজৈব অধাতব পদার্থসমূহ হলো রিফ্র্যাক্টরি পদার্থ। এটি পদার্থের গলনাঙ্ক থেকে ভিন্ন এবং এটি বিভিন্ন খনিজ দ্বারা গঠিত বহু-দশা কঠিন পদার্থের মিশ্রণের একটি সামগ্রিক প্রকাশ।
তাপসহনশীলতা নির্ধারণকারী সবচেয়ে মৌলিক উপাদান হলো উপাদানের রাসায়নিক খনিজ গঠন এবং তার বন্টন। বিভিন্ন অপদ্রব্য, বিশেষ করে শক্তিশালী দ্রাবক প্রভাবযুক্ত উপাদানগুলো, উপাদানের তাপসহনশীলতা মারাত্মকভাবে হ্রাস করে। অতএব, কাঁচামালের বিশুদ্ধতা নিশ্চিত ও উন্নত করার জন্য উৎপাদন প্রক্রিয়ায় যথাযথ ব্যবস্থা গ্রহণ করা উচিত।
তাপসহনশীলতা কোনো পদার্থের জন্য নির্দিষ্ট কোনো পরম ভৌত রাশি নয়, বরং এটি একটি আপেক্ষিক প্রযুক্তিগত সূচক যা নির্দিষ্ট পরীক্ষার শর্তাধীনে কোনো পদার্থের একটি নির্দিষ্ট নরম হওয়ার মাত্রায় পৌঁছালে নির্দেশ করে। নির্ধারিত পদ্ধতি অনুসারে পরীক্ষার জন্য ব্যবহৃত পদার্থটিকে একটি খণ্ডিত ত্রিভুজাকার শঙ্কু (যাকে টেস্ট শঙ্কু বলা হয়) এবং একটি নির্দিষ্ট হারে উত্তপ্ত করে একটি নির্দিষ্ট বাঁকানো তাপমাত্রায় একটি আদর্শ খণ্ডিত ত্রিভুজাকার শঙ্কু (যাকে স্ট্যান্ডার্ড শঙ্কু বলা হয়) তৈরি করা হয়। এরপর টেস্ট শঙ্কুটির বাঁকানোর মাত্রার সাথে স্ট্যান্ডার্ড শঙ্কুটির বাঁকানোর মাত্রার তুলনা করে তাপসহনশীলতা নির্ণয় করা হয়। খণ্ডিত ত্রিভুজাকার শঙ্কুটির নিচের দিকের প্রতিটি বাহুর দৈর্ঘ্য ৮ মিমি, উপরের দিকের প্রতিটি বাহুর দৈর্ঘ্য ২ মিমি এবং এর উচ্চতা ৩০ মিমি। পরিমাপের সময়, উচ্চ তাপমাত্রায় পিরামিডের মধ্যে একটি তরল দশা দেখা যেতে পারে। তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে তরল দশার পরিমাণ বাড়ে, তরল দশার সান্দ্রতা কমে যায় এবং শঙ্কুটি নরম হয়ে যায়। যখন নরম হওয়া একটি নির্দিষ্ট মাত্রায় পৌঁছায়, তখন শঙ্কুটি তার নিজের ওজনের কারণে ধীরে ধীরে বেঁকে যায়। যখন পরীক্ষামূলক শঙ্কু এবং আদর্শ শঙ্কু একই সাথে বাঁকানো হয় যতক্ষণ না তাদের শীর্ষবিন্দু চ্যাসিসের সংস্পর্শে আসে, তখন আদর্শ শঙ্কুর নির্ধারিত নমন তাপমাত্রাটিই পরীক্ষামূলক শঙ্কুর তাপসহনশীলতা হিসাবে গণ্য হবে।
এটি লোডের অধীনে রিফ্র্যাক্টরির সফেনিং পয়েন্ট বা লোডের অধীনে রিফ্র্যাক্টরির ডিফরমেশন টেম্পারেচার নামেও পরিচিত। এটি স্থির লোডের অধীনে উচ্চ তাপমাত্রা এবং লোডের সম্মিলিত ক্রিয়ার বিরুদ্ধে রিফ্র্যাক্টরির প্রতিরোধ ক্ষমতা অথবা সেই তাপমাত্রার পরিসরকে নির্দেশ করে, যেখানে রিফ্র্যাক্টরি সুস্পষ্ট প্লাস্টিক ডিফরমেশন প্রদর্শন করে। লোডের অধীনে সফেনিং টেম্পারেচার থেকে রিফ্র্যাক্টরির সর্বোচ্চ ব্যবহারযোগ্য তাপমাত্রা অনুমান করা যায়। লোডের অধীনে সফেনিং টেম্পারেচার একই ধরনের ব্যবহারের পরিস্থিতিতে রিফ্র্যাক্টরির কাঠামোগত শক্তিকে উপস্থাপন করে এবং এটি রিফ্র্যাক্টরির সর্বোচ্চ ব্যবহারযোগ্য তাপমাত্রা নির্ধারণের ভিত্তি হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
ভারের অধীনে নরম হওয়ার তাপমাত্রা নির্ধারণকারী প্রধান উপাদান হলো উপাদানের রাসায়নিক খনিজ গঠন, যা উপাদানের উৎপাদন প্রক্রিয়ার সাথেও সরাসরি সম্পর্কিত। উপাদানের সিন্টারিং তাপমাত্রা ভারের অধীনে নরম হওয়ার বিকৃতি তাপমাত্রার উপর ব্যাপক প্রভাব ফেলে। যদি সিন্টারিং তাপমাত্রা যথাযথভাবে বাড়ানো হয়, তবে ছিদ্রতা হ্রাস, স্ফটিকের বৃদ্ধি এবং ভালো বন্ধনের কারণে প্রাথমিক বিকৃতি তাপমাত্রা বৃদ্ধি পাবে। কাঁচামালের বিশুদ্ধতা উন্নত করা এবং কম গলনাঙ্কের পদার্থ বা দ্রাবকের পরিমাণ কমালে ভারের অধীনে নরম হওয়ার বিকৃতি তাপমাত্রা বৃদ্ধি পাবে। উদাহরণস্বরূপ, কাদামাটির ইটে থাকা সোডিয়াম অক্সাইড এবং সিলিকার ইটে থাকা অ্যালুমিনা উভয়ই ক্ষতিকর অক্সাইড।
(3) অবাধ্য পদার্থের উচ্চ তাপমাত্রায় আয়তন স্থিতিশীলতা
দীর্ঘ সময় ধরে উচ্চ তাপমাত্রার প্রভাবে রিফ্র্যাক্টরি উপাদানের আয়তন প্রসারণ ঘটে, যাকে অবশিষ্ট প্রসারণ বলা হয়। রিফ্র্যাক্টরি উপাদানের এই অবশিষ্ট প্রসারণের (বিকৃতির) পরিমাণ উচ্চ তাপমাত্রায় এর আয়তন স্থিতিশীলতার মানকে প্রতিফলিত করে। অবশিষ্ট বিকৃতি যত কম হয়, আয়তন স্থিতিশীলতা তত ভালো হয়; পক্ষান্তরে, আয়তন স্থিতিশীলতা যত খারাপ হয়, গাঁথুনির বিকৃতি বা ক্ষতি হওয়ার সম্ভাবনা তত বেশি থাকে।
উপাদানের উচ্চ তাপমাত্রায় আয়তনের স্থিতিশীলতা বিচার করার জন্য প্রায়শই রিবার্নিং লাইনের পরিবর্তন ব্যবহার করা হয়, যা উপাদানটির গুণমান মূল্যায়নের একটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক।
বেশিরভাগ তাপ-সহনশীল উপাদান উচ্চ তাপমাত্রার প্রভাবে সংকুচিত হয়। পুনঃপোড়ানোর সময় বেশিরভাগ তাপ-সহনশীল উপাদান সংকুচিত হয়, এর প্রধান কারণ হলো উচ্চ তাপমাত্রায় উপাদানটির মধ্যে উৎপন্ন তরল দশা এর ছিদ্রগুলো পূর্ণ করে ফেলে, ফলে কণাগুলো আরও সংকুচিত ও টানা হয়। এর ফলে পুনঃস্ফটিকীকরণ ঘটে, যা উপাদানটির আরও ঘনীভবন ঘটায়। এমন কিছু উপাদানও আছে যা পুনঃপোড়ানোর সময় প্রসারিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, ব্যবহারের সময় বহু-স্ফটিক রূপান্তরের কারণে সিলিকা ইট প্রসারিত হয়। এর কারণ হলো, সিলিকা ইটের অপরিবর্তিত কোয়ার্টজ উচ্চ তাপমাত্রায় ক্রমাগত ট্রাইডিমাইট বা স্কোয়ারে রূপান্তরিত হতে থাকে। আয়তনে প্রসারিত হওয়া কোয়ার্টজের প্রায় ১০% সিলিকা ইটে অপরিবর্তিত থাকে। উপাদানটির পুনঃপোড়ানোর ফলে সৃষ্ট সংকোচন ও প্রসারণ কমাতে, পোড়ানোর তাপমাত্রা যথাযথভাবে বাড়ানো এবং ধারণকাল দীর্ঘায়িত করা কার্যকর, তবে তা খুব বেশি হওয়া উচিত নয়, অন্যথায় এটি উপাদানের কাঠামোর কাঁচীভবন ঘটাবে এবং তাপীয় অভিঘাত স্থিতিশীলতা হ্রাস করবে। পোড়ানো ও ব্যবহারের সময় উপাদানের মধ্যে থাকা কোয়ার্টজ কণাগুলোর প্রসারণ মাটির সংকোচনকে প্রতিহত করার কারণে, সেমি-সিলিকা ইটের আয়তনের পরিবর্তন সামান্য হয় এবং এর মধ্যে কিছু ইট সামান্য প্রসারিত হয়।
(4) তাপীয় শক স্থিতিশীলতা
ধ্বংস না হয়ে তাপমাত্রার দ্রুত পরিবর্তন প্রতিরোধ করার রিফ্র্যাক্টরি পদার্থের ক্ষমতাকে থার্মাল শক স্ট্যাবিলিটি বলা হয়। এই বৈশিষ্ট্যটি থার্মাল শক রেজিস্ট্যান্স বা থার্মাল শক রেজিস্ট্যান্স নামেও পরিচিত।
উপাদানের তাপীয় অভিঘাত স্থিতিশীলতা সূচককে প্রভাবিত করার প্রধান কারণ হলো উপাদানটির ভৌত বৈশিষ্ট্য, যেমন তাপীয় প্রসারণ, তাপ পরিবাহিতা ইত্যাদি। সাধারণভাবে বলতে গেলে, উপাদানের রৈখিক প্রসারণের হার যত বেশি হয়, তাপীয় অভিঘাত স্থিতিশীলতা তত খারাপ হয়; উপাদানের তাপ পরিবাহিতা যত বেশি হয়, তাপীয় অভিঘাত স্থিতিশীলতা তত ভালো হয়। এছাড়াও, তাপসহনশীল উপাদানটির অণুসজ্জা, কণার গঠন এবং আকৃতি—সবই তাপীয় অভিঘাত স্থিতিশীলতার উপর প্রভাব ফেলে।
পোস্ট করার সময়: ১৫ জুলাই, ২০২২