En glasssmelteovn er et termisk utstyr for smelting av glass laget av ildfaste materialer. Driftseffektiviteten og levetiden til en glasssmelteovn avhenger i stor grad av variasjonen og kvaliteten på ildfaste materialer. Utviklingen av glassproduksjonsteknologi avhenger i stor grad av forbedringen av ildfast produksjonsteknologi. Derfor er rimelig valg og bruk av ildfaste materialer et svært viktig innhold i utformingen av glasssmelteovner. For å gjøre dette må følgende to punkter mestres: det ene er egenskapene og anvendelige deler av det valgte ildfaste materialet, og det andre er driftsforholdene og korrosjonsmekanismen til hver del av glasssmelteovnen.
Smeltede korundsteinerblir smeltet alumina i en elektrisk lysbueovn og støpt til en spesifisert modell med en bestemt form, glødet og varmekonservert, og deretter bearbeidet for å oppnå det ønskede produktet. Den generelle produksjonsprosessen er å bruke høyrent kalsinert alumina (over 95 %) og en liten mengde tilsetningsstoffer, legge ingrediensene i den elektriske lysbueovnen, og støpe dem i prefabrikkerte former etter å ha blitt smeltet ved en høy temperatur over 2300 °C, og deretter holde dem varme. Etter gløding tas det ut, og det uttatte emnet blir et ferdig produkt som oppfyller kravene etter presis kaldbearbeiding, forhåndsmontering og inspeksjon.
Smeltede korundstein er delt inn i tre typer i henhold til de forskjellige krystallformene og mengdene av alumina: den første er α-Al2O3 som hovedkrystallfase, kalt α-korundstein; den andre er α-Al2. O3- og β-Al2O3-krystallfasene har hovedsakelig samme innhold, som kalles αβ-korundstein; den tredje typen er hovedsakelig β-Al2O3-krystallfaser, kalt β-korundstein. Smeltede korundstein som vanligvis brukes i floatglass-smelteovner er den andre og tredje typen, nemlig smeltede αβ-korundstein og β-korundstein. Denne artikkelen vil fokusere på de fysiske og kjemiske egenskapene til smeltede αβ-korundstein og β-korundstein og deres anvendelse i floatglass-smelteovner.
1. Ytelsesanalyse av smeltede korundsteiner
1. 1 Smeltet αβ korundmurstein
Smeltede αβ-korundstein består av omtrent 50 % α-Al2O3 og β-Al2O3, og de to krystallene er sammenflettet for å danne en svært tett struktur som har utmerket sterk alkalikorrosjonsbestandighet. Korrosjonsbestandigheten ved høy temperatur (over 1350 °C) er litt dårligere enn for smeltede AZS-stein, men ved temperaturer under 1350 °C er korrosjonsbestandigheten mot smeltet glass tilsvarende den for smeltede AZS-stein. Fordi den ikke inneholder Fe2O3, TiO2 og andre urenheter, er matriksglassfasen svært liten, og fremmedlegemer som bobler er mindre sannsynlig å oppstå når den kommer i kontakt med smeltet glass, slik at matriksglasset ikke blir forurenset.
Smeltede αβ-korundstein har tett krystallisering og utmerket korrosjonsbestandighet mot smeltet glass under 1350 °C, så de er mye brukt i arbeidsbassenget og utenfor glasssmelteovner, vanligvis i vaskerier, leppesteiner, portsteiner, osv. Smeltede korundsteiner i verden produseres best av japanske Toshiba.
1.2 Smeltet β-korundmurstein
Smeltede β-korundstein består av nesten 100 % β-Al2O3 og har en stor, platelignende β-Al2O3 krystallinsk struktur. Større og mindre kraftig. På den annen side har den god motstand mot avskalling, spesielt den viser ekstremt høy korrosjonsbestandighet mot sterk alkalidamp, så den brukes i den øvre strukturen til glasssmelteovner. Når den imidlertid varmes opp i en atmosfære med lavt alkaliinnhold, vil den reagere med SiO2, og β-Al2O3 vil lett dekomponere og forårsake volumkrymping som forårsaker sprekker og sprekker, så den brukes på steder langt unna spredning av glassråmaterialer.
1.3 Fysiske og kjemiske egenskaper til smeltede αβ- og β-korundsteiner
Den kjemiske sammensetningen av smeltede α-β- og β-korundsteiner er hovedsakelig Al₂O₃, forskjellen ligger hovedsakelig i krystallfasesammensetningen, og forskjellen i mikrostruktur fører til forskjell i fysiske og kjemiske egenskaper som bulktetthet, termisk ekspansjonskoeffisient og trykkfasthet.
2. Bruk av smeltede korundsteiner i glasssmelteovner
Både bunnen og veggen av bassenget er i direkte kontakt med glassvæsken. For alle deler som er i direkte kontakt med glassvæsken, er den viktigste egenskapen til det ildfaste materialet korrosjonsbestandighet, det vil si at det ikke oppstår noen kjemisk reaksjon mellom det ildfaste materialet og glassvæsken.
I de senere år, når man vurderer kvalitetsindikatorene for smeltede ildfaste materialer i direkte kontakt med smeltet glass, må følgende tre indikatorer i tillegg til kjemisk sammensetning, fysiske og kjemiske indikatorer og mineralsammensetning også vurderes: glasserosjonsmotstandsindeks, utfelt bobleindeks og utfelt krystallisasjonsindeks.
Med høyere krav til glasskvalitet og større produksjonskapasitet i ovnen, vil bruken av smeltede elektriske murstein bli bredere. Smeltede murstein som vanligvis brukes i glasssmelteovner er AZS-serien (Al₂O₃-ZrO₂-SiO₂). Når temperaturen til AZS-murstein er over 1350 ℃, er korrosjonsmotstanden 2 til 5 ganger høyere enn α₲-Al₂O₃-murstein. Smeltede αβ-korundmurstein består av tett forskjøvede α-alumina (53 %) og β-alumina (45 %) fine partikler, som inneholder en liten mengde glassfase (ca. 2 %), som fyller porene mellom krystallene, med høy renhet, og kan brukes som kjøleelementer for bassengvegger og kjøleelementer for bunnfortau, murstein og sømmurstein osv.
Mineralsammensetningen i smeltede αβ-korundstein inneholder bare en liten mengde glassfase, som ikke vil sive ut og forurense glassvæsken under bruk, og har god korrosjonsbestandighet og utmerket slitestyrke ved høye temperaturer under 1350 °C. Det er kjøledelen av glasssmelteovnen. Det er et ideelt ildfast materiale for tankvegger, tankbunner og vasker i floatglasssmelteovner. I ingeniørprosjektet for floatglasssmelteovner brukes smeltet αβ-korundstein som bassengveggstein i kjøledelen av glasssmelteovnen. I tillegg brukes smeltede αβ-korundstein også til fortaustein og dekkfugestein i kjøleseksjonen.
Smeltet β-korundmurstein er et hvitt produkt bestående av grove β-Al2O3-krystaller, som inneholder 92–95 % Al2O3, bare mindre enn 1 % glassfase, og den strukturelle styrken er relativt svak på grunn av det løse krystallgitteret. Den er lav, og den tilsynelatende porøsiteten er mindre enn 15 %. Siden Al2O3 i seg selv er mettet med natrium over 2000 °C, er den svært stabil mot alkalidamp ved høye temperaturer, og den termiske stabiliteten er også utmerket. Når den er i kontakt med SiO2, spaltes imidlertid Na2O-en i β-Al2O3 ned og reagerer med SiO2, og β-Al2O3 omdannes lett til α-Al2O3, noe som resulterer i stor volumkrymping som forårsaker sprekker og skader. Derfor er den kun egnet for overbygninger unna flygende SiO2-støv, som for eksempel overbygningen til arbeidsbassenget i en glasssmelteovn, tuten bak på smeltesonen og dens nærliggende brystvern, liten ovnsnivellering og andre deler.
Fordi det ikke reagerer med flyktige alkalimetalloksider, vil det ikke sive smeltet materiale fra mursteinsoverflaten som forurenser glasset. I floatglass-smelteovnen, på grunn av den plutselige innsnevringen av innløpet til strømningskanalen i kjøledelen, er det lett å forårsake kondensering av alkalisk damp her, så strømningskanalen her er laget av smeltede β-murstein som er motstandsdyktige mot korrosjon fra alkalisk damp.
3. Konklusjon
Basert på de utmerkede egenskapene til smeltet korundstein når det gjelder motstand mot glasserosjon, skummotstand og steinmotstand, spesielt den unike krystallstrukturen, forurenser den knapt smeltet glass. Den har viktige bruksområder i klaringbelter, kjøleseksjoner, løpekanaler, små ovner og andre deler.
Publisert: 05.07.2024