Kausēta korunda ķieģeļu pielietošana pludinātā stikla kausēšanas krāsnī

Kausēti korunda ķieģeļitiek izkausēti alumīnija oksīdi elektriskajā loka krāsnī un lieti noteiktā formas modelī, atkvēlināti un termiski apstrādāti, un pēc tam apstrādāti, lai iegūtu vēlamo produktu. Vispārējais ražošanas process ir augstas tīrības pakāpes kalcinēta alumīnija oksīda (virs 95%) un neliela daudzuma piedevu izmantošana, sastāvdaļu ievietošana elektriskajā loka krāsnī un liešana iepriekš izgatavotās veidnēs pēc tam, kad tās ir izkausētas augstā temperatūrā virs 2300 °C, un pēc tam turēšana siltumā. Pēc atkvēlināšanas to izņem, un izņemtā sagatave pēc precīzas aukstās apstrādes, iepriekšējas montāžas un pārbaudes kļūst par gatavu produktu, kas atbilst prasībām.

Kausēta korunda ķieģeļi tiek iedalīti trīs veidos atkarībā no dažādām kristāla formām un alumīnija oksīda daudzuma: pirmais ir α-Al2O3 kā galvenā kristāla fāze, ko sauc par α-korunda ķieģeļiem; otrais ir α-Al2, kurā O3 un β-Al2O3 kristāla fāzes galvenokārt ir vienāds saturs, ko sauc par αβ korunda ķieģeļiem; trešais veids galvenokārt ir β-Al2O3 kristāla fāzes, ko sauc par β korunda ķieģeļiem. Kausēta korunda ķieģeļi, ko parasti izmanto pludinātā stikla kausēšanas krāsnīs, ir otrā un trešā veida, proti, kausēti αβ korunda ķieģeļi un β korunda ķieģeļi. Šajā rakstā galvenā uzmanība tiks pievērsta kausētu αβ korunda ķieģeļu un β korunda ķieģeļu fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām un to pielietojumam pludinātā stikla kausēšanas krāsnīs.

1. Kausēta korunda ķieģeļu veiktspējas analīze

1. 1 Kausēta αβ korunda ķieģelis

Kausēta αβ korunda ķieģeļi sastāv no aptuveni 50% α-Al2O3 un β-Al2O3, un abi kristāli ir savstarpēji savijušies, veidojot ļoti blīvu struktūru ar izcilu izturību pret sārmu koroziju. Korozijas izturība augstā temperatūrā (virs 1350°C) ir nedaudz sliktāka nekā kausētiem AZS ķieģeļiem, bet temperatūrā zem 1350°C tā korozijas izturība pret izkausētu stiklu ir līdzvērtīga kausēta AZS ķieģeļu izturībai. Tā kā tas nesatur Fe2O3, TiO2 un citus piemaisījumus, matricas stikla fāze ir ļoti maza, un, saskaroties ar izkausētu stiklu, svešķermeņi, piemēram, burbuļi, rodas mazākā mērā, tāpēc matricas stikls netiks piesārņots.

Kausēta αβ korunda ķieģeļiem ir blīvs kristalizācijas līmenis un tiem ir lieliska izturība pret koroziju pret izkausētu stiklu zem 1350°C, tāpēc tos plaši izmanto stikla kausēšanas krāšņu darba baseinā un ārpus tām, parasti skalošanas kamerās, lūpu ķieģeļos, vārtu ķieģeļos utt. Kausēta korunda ķieģeļus pasaulē vislabāk ražo Japānas uzņēmums Toshiba.

1.2 Kausētais β-korunda ķieģelis

Kausētie β-korunda ķieģeļi sastāv gandrīz no 100% β-Al2O3 un tiem ir liela plāksnei līdzīga β-Al2O3 kristāliska struktūra. Tie ir lielāki un mazāk spēcīgi. Taču tiem ir laba izturība pret šķembām, īpaši tiem ir ārkārtīgi augsta izturība pret koroziju pret spēcīgiem sārmu tvaikiem, tāpēc tos izmanto stikla kausēšanas krāsns augšējā konstrukcijā. Tomēr, karsējot atmosfērā ar zemu sārmu saturu, tie reaģēs ar SiO2, un β-Al2O3 viegli sadalīsies un izraisīs tilpuma saraušanos, radot plaisas un plaisas, tāpēc tos izmanto vietās, kas atrodas tālu no stikla izejvielu izkliedes.

1.3 Kausētu αβ un β korunda ķieģeļu fizikālās un ķīmiskās īpašības

Kausēto α-β un β korunda ķieģeļu ķīmiskais sastāvs galvenokārt ir Al2O3, atšķirība galvenokārt ir kristāliskās fāzes sastāvā, un mikrostruktūras atšķirība rada atšķirības fizikālajās un ķīmiskajās īpašībās, piemēram, tilpuma blīvumā, termiskās izplešanās koeficientā un spiedes stiprībā.

2. Kausēta korunda ķieģeļu izmantošana stikla kausēšanas krāsnīs

Gan baseina dibens, gan siena ir tiešā saskarē ar stikla šķidrumu. Visām daļām, kas tieši saskaras ar stikla šķidrumu, ugunsizturīgā materiāla vissvarīgākā īpašība ir izturība pret koroziju, tas ir, starp ugunsizturīgo materiālu un stikla šķidrumu nenotiek ķīmiska reakcija.

Pēdējos gados, novērtējot kausētu ugunsizturīgu materiālu kvalitātes rādītājus tiešā saskarē ar izkausētu stiklu, papildus ķīmiskajam sastāvam, fizikālajiem un ķīmiskajiem rādītājiem un minerālu sastāvam jānovērtē arī šādi trīs rādītāji: stikla erozijas izturības indekss, nogulsnēto burbuļu indekss un nogulsnēto kristalizācijas indekss.

Ņemot vērā augstākās stikla kvalitātes prasības un lielāku krāsns ražošanas jaudu, kausēto elektrisko ķieģeļu izmantošana kļūs plašāka. Stikla kausēšanas krāsnīs parasti izmanto AZS sērijas (Al₂O₃-ZrO₂-SiO₂) kausētos ķieģeļus. Kad AZS ķieģeļu temperatūra pārsniedz 1350℃, to korozijas izturība ir 2–5 reizes lielāka nekā αβ-Al₂O₃ ķieģeļiem. Kausētie αβ korunda ķieģeļi sastāv no cieši izvietotām α-alumīnija oksīda (53%) un β-alumīnija oksīda (45%) smalkām daļiņām, kas satur nelielu daudzumu stikla fāzes (apmēram 2%), aizpilda poras starp kristāliem, ir augstas tīrības pakāpes, un tos var izmantot kā baseina sienu ķieģeļu un bruģa pamatnes dzesēšanas daļu, ķieģeļus un šuvju ķieģeļus utt.

Kausēta αβ korunda ķieģeļu minerālu sastāvā ir tikai neliels daudzums stikla fāzes, kas lietošanas laikā neizsūksies un nepiesārņos stikla šķidrumu, un tiem ir laba izturība pret koroziju un lieliska nodilumizturība augstā temperatūrā zem 1350 °C. Tie ir stikla kausēšanas krāsns dzesēšanas daļa. Tie ir ideāls ugunsizturīgs materiāls pludinātā stikla kausēšanas krāsns tvertņu sienām, dibeniem un notekcaurulēm. Pludinātā stikla kausēšanas krāsns inženiertehniskajā projektā kausētais αβ korunda ķieģelis tiek izmantots kā stikla kausēšanas krāsns dzesēšanas daļas baseina sienas ķieģelis. Turklāt kausētie αβ korunda ķieģeļi tiek izmantoti arī seguma ķieģeļiem un pārseguma šuvju ķieģeļiem dzesēšanas sekcijā.

Kausētais β-korunda ķieģelis ir balts produkts, kas sastāv no β-Al2O3 rupjiem kristāliem, satur 92%~95% Al2O3, tikai mazāk nekā 1% stikla fāzes, un tā strukturālā izturība ir relatīvi vāja irdenā kristāliskā režģa dēļ. Zema, šķietamā porainība ir mazāka par 15%. Tā kā pats Al2O3 virs 2000°C ir piesātināts ar nātriju, tas ir ļoti stabils pret sārmu tvaikiem augstās temperatūrās, un tā termiskā stabilitāte ir arī lieliska. Tomēr, nonākot saskarē ar SiO2, β-Al2O3 esošais Na2O sadalās un reaģē ar SiO2, un β-Al2O3 viegli pārveidojas par α-Al2O3, kā rezultātā rodas liela tilpuma saraušanās, plaisas un bojājumi. Tāpēc tas ir piemērots tikai virsbūvēm, kas atrodas prom no SiO2 lidojošiem putekļiem, piemēram, stikla kausēšanas krāsns darba baseina virsbūvei, kausēšanas zonas aizmugurē esošajam snīpim un tā tuvumā esošajam parapetam, nelielai krāsns izlīdzināšanai un citām daļām.

Tā kā tas nereaģē ar gaistošiem sārmu metālu oksīdiem, no ķieģeļu virsmas neizplūdīs izkusis materiāls, kas varētu piesārņot stiklu. Pludinātā stikla kausēšanas krāsnī, dzesēšanas daļas plūsmas kanāla ieplūdes pēkšņas sašaurināšanās dēļ šeit ir viegli izraisīt sārmainu tvaiku kondensāciju, tāpēc plūsmas kanāls šeit ir izgatavots no kausētiem β ķieģeļiem, kas ir izturīgi pret sārmainu tvaiku koroziju.

3. Secinājums

Pateicoties kausēta korunda ķieģeļu lieliskajām īpašībām, piemēram, izturībai pret stikla eroziju, putu izturību un izturību pret akmeņiem, īpaši to unikālajai kristāliskajai struktūrai, tie gandrīz nepiesārņo izkausētu stiklu. Tos plaši izmanto dzidrināšanas lentēs, dzesēšanas sekcijās, skursteņos, mazās krāsnīs un citās detaļās.