En glassmelteovn er et termisk udstyr til smeltning af glas lavet af ildfaste materialer. En glassmelteovns driftseffektivitet og levetid afhænger i høj grad af variationen og kvaliteten af ildfaste materialer. Udviklingen af glasproduktionsteknologi afhænger i høj grad af forbedringen af ildfast fremstillingsteknologi. Derfor er et rimeligt valg og brug af ildfaste materialer et meget vigtigt element i designet af glassmelteovne. For at gøre dette skal følgende to punkter mestres: det ene er egenskaberne og de anvendelige dele af det valgte ildfaste materiale, og det andet er driftsforholdene og korrosionsmekanismen for hver del af glassmelteovnen.
Smeltede korundstensmeltes aluminiumoxid i en elektrisk lysbueovn og støbes til en specificeret model med en specifik form, udglødes og varmebehandles og derefter forarbejdes for at opnå det ønskede produkt. Den generelle produktionsproces er at bruge kalcineret aluminiumoxid med høj renhed (over 95%) og en lille mængde tilsætningsstoffer, hælde ingredienserne i den elektriske lysbueovn og støbe dem i præfabrikerede forme efter at være blevet smeltet ved en høj temperatur over 2300 °C, og derefter holde dem varme. Efter udglødning tages det ud, og det udtagne emne bliver et færdigt produkt, der opfylder kravene efter præcis koldbearbejdning, formontering og inspektion.
Smeltede korundsten er opdelt i tre typer i henhold til de forskellige krystalformer og mængder af aluminiumoxid: den første er α-Al2O3 som den primære krystalfase, kaldet α-korundsten; den anden er α-Al2. O3- og β-Al2O3-krystalfaserne har hovedsageligt samme indhold, kaldet αβ-korundsten; den tredje type er hovedsageligt β-Al2O3-krystalfaser, kaldet β-korundsten. Smeltede korundsten, der almindeligvis anvendes i floatglas-smelteovne, er den anden og tredje type, nemlig smeltede αβ-korundsten og β-korundsten. Denne artikel vil fokusere på de fysiske og kemiske egenskaber af smeltede αβ-korundsten og β-korundsten og deres anvendelse i floatglas-smelteovne.
1. Ydelsesanalyse af smeltede korundsten
1. 1 Smeltet αβ korundsten
Smeltede αβ-korundsten består af omkring 50% α-Al2O3 og β-Al2O3, og de to krystaller er sammenflettet for at danne en meget tæt struktur, som har fremragende stærk alkalikorrosionsbestandighed. Korrosionsbestandigheden ved høj temperatur (over 1350°C) er lidt dårligere end for smeltede AZS-sten, men ved temperaturer under 1350°C svarer dens korrosionsbestandighed over for smeltet glas til den for smeltede AZS-sten. Fordi den ikke indeholder Fe2O3, TiO2 og andre urenheder, er matrixglasfasen meget lille, og fremmedlegemer såsom bobler er mindre tilbøjelige til at opstå, når den kommer i kontakt med smeltet glas, så matrixglasset ikke forurenes.
Smeltede αβ-korundsten har en tæt krystallisation og har fremragende korrosionsbestandighed over for smeltet glas under 1350 °C, så de anvendes i vid udstrækning i arbejdsbassinet og uden for glassmelteovne, normalt i vaskerier, kantsten, portsten osv. Smeltede korundsten i verden fremstilles bedst af Japans Toshiba.
1.2 Smeltet β-korundsten
Smeltede β-korundsten består af næsten 100% β-Al2O3 og har en stor, pladelignende β-Al2O3 krystallinsk struktur. Større og mindre kraftfulde. Men på den anden side har de god afskalningsmodstand, især udviser de ekstremt høj korrosionsbestandighed over for stærk alkalidamp, så de bruges i den øvre struktur af glassmelteovne. Men når de opvarmes i en atmosfære med lavt alkaliindhold, vil de reagere med SiO2, og β-Al2O3 vil let nedbrydes og forårsage volumenkrympning, hvilket forårsager revner og sprækker, så de bruges på steder langt væk fra spredning af glasråmaterialer.
1.3 Fysiske og kemiske egenskaber af smeltede αβ- og β-korundsten
Den kemiske sammensætning af smeltede α-β- og β-korundsten er hovedsageligt Al2O3, forskellen ligger hovedsageligt i krystalfasesammensætningen, og forskellen i mikrostruktur fører til forskellen i fysiske og kemiske egenskaber såsom bulkdensitet, termisk udvidelseskoefficient og trykstyrke.
2. Anvendelse af smeltede korundsten i glassmelteovne
Både bunden og væggen af poolen er i direkte kontakt med glasvæsken. For alle dele, der er i direkte kontakt med glasvæsken, er den vigtigste egenskab ved det ildfaste materiale korrosionsbestandigheden, det vil sige, at der ikke forekommer nogen kemisk reaktion mellem det ildfaste materiale og glasvæsken.
I de senere år, når kvalitetsindikatorerne for smeltede ildfaste materialer i direkte kontakt med smeltet glas vurderes, skal følgende tre indikatorer ud over kemisk sammensætning, fysiske og kemiske indikatorer og mineralsammensætning også vurderes: glaserosionsbestandighedsindeks, udfældet bobleindeks og udfældet krystallisationsindeks.
Med de højere krav til glaskvalitet og ovnens større produktionskapacitet vil brugen af smeltede elektriske mursten blive bredere. Smeltede mursten, der almindeligvis anvendes i glassmelteovne, er AZS-serien (Al2O3-ZrO2-SiO2) smeltede mursten. Når temperaturen af AZS-mursten er over 1350 ℃, er dens korrosionsbestandighed 2~5 gange højere end αβ-Al2O3-mursten. Smeltede αβ-korundmursten er sammensat af tæt forskudte α-aluminiumoxid (53%) og β-aluminiumoxid (45%) fine partikler, der indeholder en lille mængde glasfase (ca. 2%), der fylder porerne mellem krystallerne med høj renhed og kan bruges som kølende dele til poolvægge og kølende dele til bundbelægningssten og falsmursten osv.
Mineralsammensætningen af smeltede αβ-korundsten indeholder kun en lille mængde glasfase, som ikke siver ud og forurener glasvæsken under brug, og har god korrosionsbestandighed og fremragende slidstyrke ved høje temperaturer under 1350 °C. Det er den kølende del af glassmelteovnen. Det er et ideelt ildfast materiale til tankvægge, tankbunde og beholdere i floatglassmelteovne. I ingeniørprojektet for floatglassmelteovne anvendes den smeltede αβ-korundsten som poolvægsten i den kølende del af glassmelteovnen. Derudover anvendes smeltede αβ-korundsten også til belægningssten og dækfugesten i kølesektionen.
Smeltet β-korund er et hvidt produkt bestående af grove β-Al2O3-krystaller, der indeholder 92%~95% Al2O3, kun mindre end 1% glasfase, og dens strukturelle styrke er relativt svag på grund af det løse krystalgitter. Den lave porøsitet er mindre end 15%. Da Al2O3 i sig selv er mættet med natrium over 2000°C, er den meget stabil over for alkalidamp ved høje temperaturer, og dens termiske stabilitet er også fremragende. Når den er i kontakt med SiO2, nedbrydes Na2O'en i β-Al2O3 imidlertid og reagerer med SiO2, og β-Al2O3 omdannes let til α-Al2O3, hvilket resulterer i en stor volumenkrympning, der forårsager revner og skader. Derfor er den kun egnet til overbygninger væk fra flyvende SiO2-støv, såsom overbygningen i arbejdsbassinet i en glassmelteovn, tuden bagest i smeltezonen og dens nærliggende brystværn, lille ovnnivellering og andre dele.
Fordi det ikke reagerer med flygtige alkalimetaloxider, vil der ikke sive smeltet materiale ud fra murstenens overflade, som kan forurene glasset. I floatglas-smelteovnen er det let at forårsage kondensering af alkalisk damp på grund af den pludselige indsnævring af indløbet til strømningskanalen i køledelen, så strømningskanalen her er lavet af smeltede β-sten, der er modstandsdygtige over for korrosion fra alkalisk damp.
3. Konklusion
Baseret på de fremragende egenskaber ved smeltede korundsten med hensyn til glaserosionsbestandighed, skummodstand og stenmodstand, især dens unikke krystalstruktur, forurener den næsten ikke smeltet glas. Den har vigtige anvendelser i klaringbånd, kølesektioner, løbere, små ovne og andre dele.
Opslagstidspunkt: 05. juli 2024