Zastosowanie topionych cegieł korundowych w piecu do topienia szkła float

Cegły korundowe topioneStopy tlenku glinu są topione w piecu łukowym i odlewane w określony kształt, wyżarzane i konserwowane termicznie, a następnie przetwarzane w celu uzyskania pożądanego produktu. Ogólny proces produkcji polega na użyciu kalcynowanego tlenku glinu o wysokiej czystości (powyżej 95%) oraz niewielkiej ilości dodatków, umieszczeniu składników w piecu łukowym i odlaniu ich do prefabrykowanych form po stopieniu w wysokiej temperaturze powyżej 2300°C, a następnie utrzymaniu ich w cieple. Po wyżarzeniu odlew jest wyjmowany, a wyjęty półfabrykat staje się produktem gotowym, spełniającym wymagania po precyzyjnej obróbce plastycznej na zimno, wstępnym montażu i kontroli.

Topione cegły korundowe są podzielone na trzy typy według różnych form krystalicznych i ilości tlenku glinu: pierwszy to α-Al2O3 jako główna faza krystaliczna, nazywana cegłami α-korundowymi; drugi to α-Al2 Fazy krystaliczne O3 i β-Al2O3 występują głównie w tej samej zawartości, co nazywa się cegłami αβ korundowymi; trzeci typ to głównie fazy krystaliczne β-Al2O3, nazywane cegłami β korundowymi. Topione cegły korundowe powszechnie stosowane w piecach do topienia szkła float to drugi i trzeci typ, mianowicie topione cegły korundowe αβ i cegły korundowe β. Ten artykuł skupi się na właściwościach fizycznych i chemicznych topionych cegieł korundowych αβ i cegieł korundowych β oraz ich zastosowaniu w piecach do topienia szkła float.

1. Analiza wydajności cegieł korundowych topionych

1. 1 Cegła korundowa αβ topiona

Topione cegły korundowe αβ składają się w około 50% z α-Al2O3 i β-Al2O3, a te dwa kryształy są splecione, tworząc bardzo gęstą strukturę o doskonałej odporności na korozję alkaliczną. Odporność na korozję w wysokich temperaturach (powyżej 1350°C) jest nieco gorsza niż w przypadku topionych cegieł AZS, ale w temperaturach poniżej 1350°C ich odporność na korozję stopionego szkła jest równoważna odporności topionych cegieł AZS. Ponieważ nie zawierają Fe2O3, TiO2 i innych zanieczyszczeń, faza szkła matrycowego jest bardzo mała, a ciała obce, takie jak pęcherzyki powietrza, są mniej podatne na powstawanie w kontakcie ze stopionym szkłem, dzięki czemu szkło matrycowe nie ulega zanieczyszczeniu.

Topione cegły korundowe αβ charakteryzują się gęstą krystalizacją i doskonałą odpornością na korozję powodowaną przez stopione szkło w temperaturze poniżej 1350°C. Dzięki temu są szeroko stosowane w basenach roboczych i poza piecami do topienia szkła, zwykle w rynnach, cegłach wargowych, cegłach bramowych itp. Topione cegły korundowe na świecie najlepiej produkuje japońska firma Toshiba.

1.2 Cegła korundowa β-topiona

Stopione cegły β-korundowe składają się niemal w 100% z β-Al2O3 i mają dużą, płytkową strukturę krystaliczną β-Al2O3. Są większe i mniej wytrzymałe. Z drugiej strony, charakteryzują się dobrą odpornością na odpryskiwanie, a zwłaszcza wyjątkowo wysoką odpornością na korozję w obecności silnych oparów alkalicznych, dlatego są stosowane w górnych warstwach pieców szklarskich. Jednak po podgrzaniu w atmosferze o niskiej zawartości alkaliów reagują z SiO2, a β-Al2O3 łatwo się rozkłada i powoduje skurcz objętościowy, powodując pęknięcia i spękania, dlatego są stosowane w miejscach oddalonych od rozrzutu surowców szklarskich.

1.3 Właściwości fizyczne i chemiczne cegieł korundowych αβ i β topionych

Skład chemiczny topionych cegieł korundowych α-β i β to głównie Al2O3, różnica polega głównie na składzie fazy krystalicznej, a różnice w mikrostrukturze prowadzą do różnic we właściwościach fizycznych i chemicznych, takich jak gęstość objętościowa, współczynnik rozszerzalności cieplnej i wytrzymałość na ściskanie.

2. Zastosowanie cegieł korundowych w piecach do topienia szkła

Zarówno dno, jak i ściana basenu mają bezpośredni kontakt z płynem szklanym. W przypadku wszystkich części mających bezpośredni kontakt z płynem szklanym, najważniejszą cechą materiału ogniotrwałego jest odporność na korozję, co oznacza, że ​​między materiałem ogniotrwałym a płynem szklanym nie zachodzi żadna reakcja chemiczna.

W ostatnich latach przy ocenie wskaźników jakości stopionych materiałów ogniotrwałych w bezpośrednim kontakcie ze stopionym szkłem, oprócz składu chemicznego, wskaźników fizykochemicznych i składu mineralnego, należy również ocenić trzy następujące wskaźniki: wskaźnik odporności szkła na erozję, wskaźnik pęcherzyków wydzieleniowych i wskaźnik krystalizacji wydzieleniowej.

Wraz ze wzrostem wymagań dotyczących jakości szkła i większą wydajnością pieca, zastosowanie topionych cegieł elektrycznych będzie szersze. Topione cegły powszechnie stosowane w piecach do topienia szkła to topione cegły serii AZS (Al 2 O 3 -ZrO 2 -SiO 2 ). Gdy temperatura cegły AZS przekracza 1350℃, jej odporność na korozję jest 2~5 razy większa niż cegły α β -Al 2 O 3 . Topione cegły korundowe αβ składają się z gęsto ułożonych drobnych cząstek α-tlenku glinu (53%) i β-tlenku glinu (45%), zawierających niewielką ilość fazy szklanej (około 2%), wypełniającej pory między kryształami, o wysokiej czystości i mogą być stosowane jako cegły ścienne chłodzące części basenów i cegły chodnikowe chłodzące części dna cegieł i cegieł szwowych itp.

Skład mineralny topionych cegieł korundowych αβ zawiera jedynie niewielką ilość fazy szklistej, która nie wycieka i nie zanieczyszcza cieczy szklanej podczas użytkowania. Cegła charakteryzuje się dobrą odpornością na korozję i doskonałą odpornością na zużycie w wysokich temperaturach poniżej 1350°C. Stanowi ona część chłodzącą pieca do topienia szkła. Jest idealnym materiałem ogniotrwałym na ściany zbiorników, dna zbiorników i rynny spustowe pieców do topienia szkła float. W projekcie inżynieryjnym pieca do topienia szkła float, topiona cegła korundowa αβ została wykorzystana jako cegła ściany basenu części chłodzącej pieca do topienia szkła. Ponadto, topione cegły korundowe αβ są również wykorzystywane do produkcji cegieł chodnikowych i cegieł osłonowych w sekcji chłodzenia.

Topiona cegła korundowa β jest białym produktem składającym się z grubych kryształów β-Al2O3, zawierającym 92%~95% Al2O3, tylko mniej niż 1% fazy szklanej, a jej wytrzymałość strukturalna jest stosunkowo słaba ze względu na luźną sieć krystaliczną. Niska, widoczna porowatość wynosi mniej niż 15%. Ponieważ sam Al2O3 jest nasycony sodem powyżej 2000°C, jest bardzo stabilny wobec par alkalicznych w wysokich temperaturach, a jego stabilność termiczna jest również doskonała. Jednakże, w kontakcie z SiO2, Na2O zawarty w β-Al2O3 rozkłada się i reaguje z SiO2, a β-Al2O3 łatwo przekształca się w α-Al2O3, co powoduje duży skurcz objętościowy, powodując pęknięcia i uszkodzenia. Dlatego też nadaje się on jedynie do stosowania w nadbudówkach oddalonych od unoszącego się pyłu SiO2, takich jak nadbudówka basenu roboczego pieca do topienia szkła, wylewka z tyłu strefy topienia i jej pobliska balustrada, małe wyrównywanie pieca i inne części.

Ponieważ nie reaguje z lotnymi tlenkami metali alkalicznych, stopiony materiał nie będzie wyciekał z powierzchni cegły i zanieczyszczał szkła. W piecu do topienia szkła float, ze względu na nagłe zwężenie wlotu kanału przepływowego części chłodzącej, łatwo jest spowodować kondensację oparów alkalicznych, dlatego kanał przepływowy jest wykonany z topionych cegieł β, które są odporne na korozję powodowaną przez parę alkaliczną.

3. Wnioski

Dzięki doskonałym właściwościom topionych cegieł korundowych, takim jak odporność na erozję szkła, pienienie i osadzanie kamieni, a zwłaszcza ich unikalnej strukturze krystalicznej, nie zanieczyszczają one w znacznym stopniu roztopionego szkła. Znajdują one istotne zastosowanie w taśmach klarujących, sekcjach chłodzenia, kanałach doprowadzających, małych piecach i innych elementach.