Склоплавильна піч – це термічне обладнання для плавлення скла з вогнетривких матеріалів. Ефективність роботи та термін служби склоплавильної печі значною мірою залежать від різноманітності та якості вогнетривких матеріалів. Розвиток технології виробництва скла значною мірою залежить від удосконалення технології виготовлення вогнетривких матеріалів. Тому розумний вибір та використання вогнетривких матеріалів є дуже важливим змістом у проектуванні склоплавильних печей. Для цього необхідно врахувати наступні два пункти: характеристики та відповідні частини вибраного вогнетривкого матеріалу, а також умови експлуатації та механізм корозії кожної частини склоплавильної печі.
Плавлені корундові цеглиниРозплавляють глинозем в електродуговій печі та відливають у певну модель певної форми, відпалюють та консервують за допомогою термообробки, а потім обробляють для отримання бажаного продукту. Загальний виробничий процес полягає у використанні високочистого кальцинованого глинозему (понад 95%) та невеликої кількості добавок, поміщають інгредієнти в електродугову піч та відливають їх у попередньо виготовлені форми після розплавлення при високій температурі вище 2300 °C, а потім витримують їх у теплі. Після відпалу його виймають, і вийнята заготовка після точної холодної обробки, попереднього складання та перевірки стає готовим виробом, що відповідає вимогам.
Плавлені корундові цегли поділяються на три типи залежно від різних кристалічних форм та кількості оксиду алюмінію: перший - це α-Al2O3 як основна кристалічна фаза, яку називають α-корундовими цеглами; другий - α-Al2, де кристалічні фази O3 та β-Al2O3 переважно мають однаковий вміст, що називається αβ-корундовими цеглами; третій тип - це переважно кристалічні фази β-Al2O3, що називаються β-корундовими цеглами. Плавлені корундові цегли, які зазвичай використовуються в печах для плавлення флоат-скла, - це другий та третій типи, а саме плавлені αβ-корундові цегли та β-корундові цегли. У цій статті буде розглянуто фізичні та хімічні властивості плавлених αβ-корундових цеглин та β-корундових цеглин, а також їх застосування в печах для плавлення флоат-скла.
1. Аналіз експлуатаційних характеристик плавленої корундової цегли
1.1 Плавлена цегла з корунду αβ
Плавлені αβ-корундові цегли складаються приблизно на 50% з α-Al2O3 та β-Al2O3, і ці два кристали переплітаються, утворюючи дуже щільну структуру, яка має чудову стійкість до сильної лугової корозії. Корозійна стійкість за високих температур (вище 1350°C) дещо гірша, ніж у плавлених цеглин AZS, але за температур нижче 1350°C їхня корозійна стійкість до розплавленого скла еквівалентна стійкості плавлених цеглин AZS. Оскільки вони не містять Fe2O3, TiO2 та інших домішок, фаза матричного скла дуже мала, і сторонні предмети, такі як бульбашки, менш схильні до утворення при контакті з розплавленим склом, тому матричне скло не забруднюється.
Плавлені корундові цеглини мають щільну кристалізацію та чудову корозійну стійкість до розплавленого скла за температур нижче 1350°C, тому вони широко використовуються в робочому басейні та за його межами склоплавильних печей, зазвичай у желобах, цеглах для країв, воротах тощо. Плавлені корундові цеглини у світі найкраще виробляє японська компанія Toshiba.
1.2 Плавлена β-корундова цегла
Плавлені β-корундові цеглини складаються майже на 100% з β-Al2O3 та мають велику пластинчасту кристалічну структуру β-Al2O3. Вони більші та менш міцні. З іншого боку, вони мають добру стійкість до відколів, особливо демонструють надзвичайно високу корозійну стійкість до сильних лугових парів, тому їх використовують у верхній частині скловарних печей. Однак, при нагріванні в атмосфері з низьким вмістом лугів вони реагують з SiO2, і β-Al2O3 легко розкладаються, що призводить до усадки об'єму та тріщин, тому їх використовують у місцях, віддалених від розкиданих скляних сировин.
1.3 Фізичні та хімічні властивості плавленої цегли з αβ та β корунду
Хімічний склад плавлених α-β та β-корундових цегли в основному складається з Al2O3, різниця полягає головним чином у складі кристалічної фази, а різниця в мікроструктурі призводить до різниці у фізичних та хімічних властивостях, таких як об'ємна щільність, коефіцієнт теплового розширення та міцність на стиск.
2. Застосування плавлених корундових цеглин у скловарних печах
Як дно, так і стінки басейну безпосередньо контактують зі склорідиною. Для всіх частин, що безпосередньо контактують зі склорідиною, найважливішою властивістю вогнетривкого матеріалу є корозійна стійкість, тобто між вогнетривким матеріалом та склорідиною не відбувається хімічної реакції.
В останні роки, під час оцінки показників якості плавлених вогнетривких матеріалів, що безпосередньо контактують з розплавленим склом, крім хімічного складу, фізико-хімічних показників та мінерального складу, необхідно також оцінювати такі три показники: індекс стійкості скла до ерозії, індекс осаджених бульбашок та індекс осадженої кристалізації.
Зі зростанням вимог до якості скла та збільшенням виробничої потужності печі, використання плавленої електрообладнаної цегли розширюється. Плавлена цегла, яка зазвичай використовується в склоплавильних печах, - це плавлена цегла серії AZS (Al2O3-ZrO2-SiO2). Коли температура цегли AZS перевищує 1350℃, її корозійна стійкість у 2~5 разів вища, ніж у цегли αβ-Al2O3. Плавлена корундова цегла αβ складається з щільно розташованих дрібних частинок α-глинозему (53%) та β-глинозему (45%), що містять невелику кількість скляної фази (близько 2%), що заповнює пори між кристалами, має високу чистоту та може використовуватися як цегла для охолодження стінок басейнів, цегла для охолодження дна, шовна цегла тощо.
Мінеральний склад плавленої αβ-корундової цегли містить лише невелику кількість скляної фази, яка не просочується та не забруднює скляну рідину під час використання, а також має добру корозійну стійкість та чудову стійкість до високотемпературного зносу нижче 1350°C. Це охолоджувальна частина скловарної печі. Це ідеальний вогнетривкий матеріал для стінок резервуарів, днищ резервуарів та желобів печей для плавлення флоат-скла. У проекті інженерії печей для плавлення флоат-скла плавлена αβ-корундова цегла використовується як цегла для стінок басейну охолоджувальної частини скловарної печі. Крім того, плавлена αβ-корундова цегла також використовується для тротуарної цегли та цегли для покриття швів у секції охолодження.
Плавлена β-корундова цегла — це білий продукт, що складається з грубих кристалів β-Al2O3, що містить 92%~95% Al2O3 та менше 1% склофази, а його структурна міцність відносно слабка через пухку кристалічну решітку. Низька, видима пористість менше 15%. Оскільки сам Al2O3 насичений натрієм при температурах вище 2000°C, він дуже стійкий до лугових парів за високих температур, а його термостійкість також чудова. Однак, при контакті з SiO2, Na2O, що міститься в β-Al2O3, розкладається та реагує з SiO2, і β-Al2O3 легко перетворюється на α-Al2O3, що призводить до значної об'ємної усадки, спричиняючи тріщини та пошкодження. Тому він підходить лише для надбудов, розташованих подалі від летючого пилу SiO2, таких як надбудова робочого басейну скловарної печі, жолоб у задній частині плавильної зони та його прилеглий парапет, вирівнювання невеликої печі та інші деталі.
Оскільки він не реагує з леткими оксидами лужних металів, розплавлений матеріал не витікає з поверхні цегли та не забруднює скло. У плавильній печі для листового скла через раптове звуження вхідного отвору проточного каналу охолоджувальної частини легко може спричинити конденсацію лужної пари, тому проточний канал тут виготовлений з розплавленої β-цегли, стійкої до корозії під дією лужної пари.
3. Висновок
Завдяки чудовим властивостям плавленого корунду, таким як стійкість до ерозії скла, стійкість до піноутворення та стійкість до каменю, особливо завдяки унікальній кристалічній структурі, він майже не забруднює розплавлене скло. Він має важливе застосування в стрічках освітлення, секціях охолодження, желобах, невеликих печах та інших деталях.
Час публікації: 05 липня 2024 р.