Приложение на тухли от разтопен корунд в пещ за топене на флоатно стъкло

Тухли от разтопен корундАлуминиев оксид се разтопява в електродъгова пещ и се отлива в определен модел със специфична форма, отгрява се и се консервира чрез топлина, след което се обработва, за да се получи желаният продукт. Общият производствен процес е да се използва високочист калциниран алуминиев оксид (над 95%) и малко количество добавки, съставките се поставят в електродъговата пещ и след това се отливат в предварително изработени форми при висока температура над 2300°C, след което се поддържат топли. След отгряване се изважда и извадената заготовка се превръща в готов продукт, който отговаря на изискванията, след прецизна студена обработка, предварително сглобяване и проверка.

Тухлите от стопен корунд се разделят на три вида според различните кристални форми и количества алуминиев оксид: първият е α-Al2O3 като основна кристална фаза, наречен α-корундови тухли; вторият е α-Al2O3, където кристалните фази O3 и β-Al2O3 са предимно в едно и също съдържание, което се нарича αβ корундови тухли; третият вид е главно β-Al2O3 кристални фази, наречени β корундови тухли. Тухлите от стопен корунд, които обикновено се използват в пещи за топене на флоат стъкло, са вторият и третият вид, а именно тухли от стопен αβ корунд и тухли от β корунд. Тази статия ще се фокусира върху физичните и химичните свойства на тухлите от стопен αβ корунд и тухли от β корунд и тяхното приложение в пещи за топене на флоат стъкло.

1. Анализ на производителността на тухли от сплавен корунд

1. 1 Тухла от разтопен αβ корунд

Тухлите от разтопен αβ корунд са съставени от около 50% α-Al2O3 и β-Al2O3, като двата кристала са преплетени, за да образуват много плътна структура, която има отлична устойчивост на силна алкална корозия. Устойчивостта на корозия при висока температура (над 1350°C) е малко по-лоша от тази на тухлите от разтопен AZS, но при температури под 1350°C, устойчивостта на корозия на разтопено стъкло е еквивалентна на тази на тухлите от разтопен AZS. Тъй като не съдържа Fe2O3, TiO2 и други примеси, матричната стъклена фаза е много малка и е по-малко вероятно да се появят чужди тела, като например мехурчета, при контакт с разтопено стъкло, така че матричното стъкло няма да се замърси.

Тухлите от сплавен αβ корунд са плътни при кристализация и имат отлична устойчивост на корозия на разтопено стъкло под 1350°C, така че се използват широко в работния басейн и извън пещите за топене на стъкло, обикновено в улеи, устни, порти и др. Тухлите от сплавен корунд в света се произвеждат най-добре от японската компания Toshiba.

1.2 Тухла от разтопен β корунд

Тухлите от разтопен β-корунд са съставени от почти 100% β-Al2O3 и имат голяма пластинообразна кристална структура на β-Al2O3. Те са по-големи и по-малко мощни. Но от друга страна, те имат добра устойчивост на лющене, особено показват изключително висока корозионна устойчивост на силни алкални пари, така че се използват в горната част на пещта за топене на стъкло. Въпреки това, когато се нагряват в атмосфера с ниско съдържание на алкали, те реагират със SiO2 и β-Al2O3 лесно се разлагат, причинявайки свиване на обема, причинявайки пукнатини и напуквания, така че се използват на места, далеч от разпръснати стъклени суровини.

1.3 Физични и химични свойства на тухли от сплавен αβ и β корунд

Химичният състав на разтопените α-β и β корундови тухли е главно Al2O3, разликата е главно в състава на кристалната фаза, а разликата в микроструктурата води до разлика във физичните и химичните свойства, като обемна плътност, коефициент на термично разширение и якост на натиск.

2. Приложение на тухли от разтопен корунд в пещи за топене на стъкло

Както дъното, така и стената на басейна са в пряк контакт със стъклената течност. За всички части, които са в пряк контакт със стъклената течност, най-важното свойство на огнеупорния материал е устойчивостта на корозия, т.е. не протича химическа реакция между огнеупорния материал и стъклената течност.

През последните години, при оценката на качествените показатели на разтопени огнеупорни материали в директен контакт със стопено стъкло, освен химичния състав, физико-химичните показатели и минералния състав, трябва да се оценят и следните три показателя: индекс на устойчивост на ерозия на стъклото, индекс на утаени мехурчета и индекс на утаена кристализация.

С по-високите изисквания за качество на стъклото и по-големия производствен капацитет на пещта, употребата на електрически тухли с разтопено покритие ще бъде по-широка. Разтопените тухли, които обикновено се използват в пещите за топене на стъкло, са от серията AZS (Al2O3-ZrO2-SiO2). Когато температурата на тухлата AZS е над 1350℃, нейната устойчивост на корозия е 2~5 пъти по-висока от тази на тухлата αβ-Al2O3. Разтопените αβ корундови тухли са съставени от плътно разположени фини частици от α-алуминиев оксид (53%) и β-алуминиев оксид (45%), съдържащи малко количество стъклена фаза (около 2%), запълващи порите между кристалите, с висока чистота и могат да се използват като охлаждащи тухли за стени на басейни и охлаждащи тухли за дъно, фугиращи тухли и др.

Минералният състав на тухлите от разтопен αβ корунд съдържа само малко количество стъклена фаза, която не се просмуква и не замърсява стъклената течност по време на употреба, и има добра устойчивост на корозия и отлична устойчивост на износване при високи температури под 1350°C. Те са охлаждащата част на пещта за топене на стъкло. Идеален огнеупорен материал е за стени на резервоари, дъна на резервоари и улеи на пещи за топене на флоатно стъкло. В инженерния проект за пещи за топене на флоатно стъкло, тухлите от разтопен αβ корунд се използват като тухли за стена на басейна на охлаждащата част на пещта за топене на стъкло. Освен това, тухлите от разтопен αβ корунд се използват и за тухли за тротоари и тухли за покриване на фуги в охлаждащата секция.

Тухлата от разтопен β-корунд е бял продукт, съставен от едри кристали β-Al2O3, съдържащ 92%~95% Al2O3 и само по-малко от 1% стъклена фаза, и структурната му якост е сравнително слаба поради рехавата кристална решетка. Ниската му структура е с ниска порьозност под 15%. Тъй като самият Al2O3 е наситен с натрий над 2000°C, той е много стабилен срещу алкални пари при високи температури, а термичната му стабилност също е отлична. Въпреки това, при контакт със SiO2, съдържащият се в β-Al2O3 Na2O се разлага и реагира със SiO2, а β-Al2O3 лесно се трансформира в α-Al2O3, което води до голямо обемно свиване, причинявайки пукнатини и повреди. Следователно, той е подходящ само за надстройки, далеч от летящ прах от SiO2, като например надстройката на работния басейн на пещ за топене на стъкло, чучура в задната част на зоната на топене и близкия парапет, нивелиране на малки пещи и други части.

Тъй като не реагира с летливи алкалнометални оксиди, няма да има разтопен материал, който да се отделя от повърхността на тухлата и да замърсява стъклото. В пещта за топене на флоатно стъкло, поради внезапното стесняване на входа на канала за поток на охлаждащата част, е лесно да се предизвика кондензация на алкални пари тук, така че каналът за поток тук е направен от разтопени β тухли, които са устойчиви на корозия от алкална пара.

3. Заключение

Благодарение на отличните свойства на разтопените корундови тухли по отношение на устойчивост на ерозия на стъклото, устойчивост на пяна и устойчивост на камъни, особено на уникалната им кристална структура, те почти не замърсяват разтопеното стъкло. Имат важни приложения в ленти за избистряне, охлаждащи секции, канали, малки пещи и други части.