Un forn de fusió de vidre és un equip tèrmic per fondre vidre fet de materials refractaris. L'eficiència del servei i la vida útil d'un forn de fusió de vidre depenen en gran mesura de la varietat i la qualitat dels materials refractaris. El desenvolupament de la tecnologia de producció de vidre depèn en gran mesura de la millora de la tecnologia de fabricació de refractaris. Per tant, la selecció i l'ús raonables de materials refractaris és un contingut molt important en el disseny dels forns de fusió de vidre. Per fer-ho, cal dominar els dos punts següents: un són les característiques i les parts aplicables del material refractari seleccionat, i l'altre són les condicions de servei i el mecanisme de corrosió de cada part del forn de fusió de vidre.
Maons de corindó fusionatss'utilitzen alúmina fosa en un forn d'arc elèctric i es fonen en un model especificat d'una forma específica, es recouen i es conserven per calor, i després es processen per obtenir el producte desitjat. El procés de producció general consisteix a utilitzar alúmina calcinada d'alta puresa (superior al 95%) i una petita quantitat d'additius, introduir els ingredients al forn d'arc elèctric i, després de fondre'ls a una temperatura superior a 2300 °C, fondre'ls en motlles prefabricats i mantenir-los calents. Després del recuit, es treu i la peça en brut extreta es converteix en un producte acabat que compleix els requisits després d'un treball en fred precís, premuntatge i inspecció.
Els maons de corindó fusionats es divideixen en tres tipus segons les diferents formes cristal·lines i quantitats d'alúmina: el primer és α-Al2O3 com a fase cristal·lina principal, anomenada maons α-corindó; el segon és α-Al2. Les fases cristal·lines O3 i β-Al2O3 tenen principalment el mateix contingut, que s'anomena maons de corindó αβ; el tercer tipus són principalment les fases cristal·lines β-Al2O3, anomenades maons de corindó β. Els maons de corindó fusionats que s'utilitzen habitualment en forns de fusió de vidre flotat són el segon i tercer tipus, és a dir, maons de corindó αβ fusionats i maons de corindó β. Aquest article se centrarà en les propietats físiques i químiques dels maons de corindó αβ fusionats i els maons de corindó β fusionats i la seva aplicació en forns de fusió de vidre flotat.
1. Anàlisi del rendiment dels maons de corindó fusionat
1. 1 Maó de corindó αβ fusionat
Els maons de corindó αβ fusionats estan compostos d'aproximadament un 50% d'α-Al2O3 i β-Al2O3, i els dos cristalls estan entrellaçats per formar una estructura molt densa, que té una excel·lent resistència a la corrosió alcalina. La resistència a la corrosió a altes temperatures (per sobre de 1350 °C) és lleugerament pitjor que la dels maons AZS fusionats, però a temperatures inferiors a 1350 °C, la seva resistència a la corrosió del vidre fos és equivalent a la dels maons AZS fusionats. Com que no conté Fe2O3, TiO2 ni altres impureses, la fase de vidre matriu és molt petita i és menys probable que es produeixin matèries estranyes com ara bombolles quan entra en contacte amb el vidre fos, de manera que el vidre matriu no es contaminarà.
Els maons de corindó αβ fusionats tenen una cristal·lització densa i una excel·lent resistència a la corrosió del vidre fos per sota dels 1350 °C, per la qual cosa s'utilitzen àmpliament a la piscina de treball i més enllà dels forns de fusió de vidre, generalment en rentadores, maons de llavi, maons de porta, etc. Els maons de corindó fusionats del món són fabricats millor per Toshiba del Japó.
1.2 Maó de corindó β fusionat
Els maons de β-corindó fusionats estan compostos per gairebé un 100% de β-Al2O3 i tenen una estructura cristal·lina de β-Al2O3 en forma de placa gran. Són més grans i menys potents. D'altra banda, però, tenen una bona resistència a l'esquerdament, especialment mostra una resistència a la corrosió extremadament alta al vapor alcalí fort, per la qual cosa s'utilitzen a l'estructura superior del forn de fusió de vidre. Tanmateix, quan s'escalfa en una atmosfera amb baix contingut d'alcalí, reacciona amb SiO2 i el β-Al2O3 es descompon fàcilment i provoca una contracció del volum que causa esquerdes i esquerdes, per la qual cosa s'utilitzen en llocs allunyats de la dispersió de matèries primeres de vidre.
1.3 Propietats físiques i químiques dels maons de corindó αβ i β fusionats
La composició química dels maons de corindó α-β i β fusionats és principalment Al2O3, la diferència rau principalment en la composició de la fase cristal·lina i la diferència en la microestructura condueix a la diferència en les propietats físiques i químiques com la densitat aparent, el coeficient d'expansió tèrmica i la resistència a la compressió.
2. Aplicació de maons de corindó fusionats en forns de fusió de vidre
Tant el fons com la paret de la piscina estan en contacte directe amb el líquid de vidre. Per a totes les parts que entren en contacte directe amb el líquid de vidre, la propietat més important del material refractari és la resistència a la corrosió, és a dir, no es produeix cap reacció química entre el material refractari i el líquid de vidre.
En els darrers anys, a l'hora d'avaluar els indicadors de qualitat dels materials refractaris fusionats en contacte directe amb el vidre fos, a més de la composició química, els indicadors físics i químics i la composició mineral, també s'han d'avaluar els tres indicadors següents: l'índex de resistència a l'erosió del vidre, l'índex de bombolles precipitades i l'índex de cristal·lització precipitada.
Amb els requisits més elevats per a la qualitat del vidre i la major capacitat de producció del forn, l'ús de maons elèctrics fusionats serà més ampli. Els maons fusionats que s'utilitzen habitualment en forns de fusió de vidre són els maons fusionats de la sèrie AZS (Al2O3-ZrO2-SiO2). Quan la temperatura del maó AZS és superior a 1350 ℃, la seva resistència a la corrosió és de 2 a 5 vegades superior a la del maó αβ-Al2O3. Els maons de corindó αβ fusionats estan compostos per partícules fines d'α-alúmina (53%) i β-alúmina (45%) estretament esglaonades, que contenen una petita quantitat de fase vítrea (aproximadament un 2%), omplint els porus entre els cristalls, amb una alta puresa, i es poden utilitzar com a maons de paret de piscina i maons de paviment de fons i maons de costura, etc.
La composició mineral dels maons de corindó αβ fusionats només conté una petita quantitat de fase vítria, que no s'escaparà ni contaminarà el líquid de vidre durant l'ús, i té una bona resistència a la corrosió i una excel·lent resistència al desgast a altes temperatures per sota dels 1350 °C. És la part de refrigeració del forn de fusió de vidre. És un material refractari ideal per a parets de tancs, fons de tancs i rentadores de forns de fusió de vidre flotat. En el projecte d'enginyeria del forn de fusió de vidre flotat, el maó de corindó αβ fusionat s'utilitza com a maó de paret de piscina de la part de refrigeració del forn de fusió de vidre. A més, els maons de corindó αβ fusionats també s'utilitzen per a maons de paviment i maons de juntes de cobertura a la secció de refrigeració.
El maó de corindó β fos és un producte blanc compost de cristalls gruixuts de β-Al2O3, que conté entre un 92% i un 95% d'Al2O3, només menys d'un 1% de fase vítria, i la seva resistència estructural és relativament feble a causa de la xarxa cristal·lina solta. Si és baix, la porositat aparent és inferior al 15%. Com que l'Al2O3 en si està saturat amb sodi per sobre dels 2000 °C, és molt estable contra el vapor alcalí a altes temperatures, i la seva estabilitat tèrmica també és excel·lent. Tanmateix, quan entra en contacte amb SiO2, el Na2O contingut al β-Al2O3 es descompon i reacciona amb SiO2, i el β-Al2O3 es transforma fàcilment en α-Al2O3, cosa que provoca una contracció de gran volum, causant esquerdes i danys. Per tant, només és adequat per a superestructures allunyades de la pols volant de SiO2, com ara la superestructura de la piscina de treball d'un forn de fusió de vidre, el broc a la part posterior de la zona de fusió i el seu parapet proper, l'anivellament del forn petit i altres parts.
Com que no reacciona amb òxids metàl·lics alcalins volàtils, no hi haurà material fos que surti de la superfície del maó per contaminar el vidre. Al forn de fusió de vidre flotat, a causa de l'estrenyiment sobtat de l'entrada del canal de flux de la part de refrigeració, és fàcil provocar la condensació de vapor alcalí aquí, de manera que el canal de flux aquí està fet de maons β fusionats que són resistents a la corrosió per vapor alcalí.
3. Conclusió
Basant-se en les excel·lents propietats dels maons de corindó fosos pel que fa a la resistència a l'erosió del vidre, a l'escuma i a la pedra, especialment la seva estructura cristal·lina única, gairebé no contamina el vidre fos. Té aplicacions importants en cintes de clarificació, seccions de refrigeració, canals, petits forns i altres peces.
Data de publicació: 05 de juliol de 2024