Sulatetun korunditiilen käyttö kelluvan lasin sulatusuunissa

Sulatetut korunditiiletsulatetaan alumiinioksidia sähkökaariuunissa ja valetaan tietyn muotoiseksi malliksi, hehkutetaan ja lämpösäilytetään, ja sitten käsitellään halutun tuotteen saamiseksi. Yleinen tuotantoprosessi on käyttää erittäin puhdasta kalsinoitua alumiinioksidia (yli 95 %) ja pientä määrää lisäaineita, laittaa ainesosat sähkökaariuuniin ja valaa ne esivalmistettuihin muotteihin sen jälkeen, kun ne on sulatettu yli 2300 °C:n lämpötilassa, ja pitää ne sitten lämpiminä. Hehkutuksen jälkeen se otetaan pois, ja otetusta aihiosta tulee valmiiksi tuotteeksi, joka täyttää vaatimukset tarkan kylmämuokkauksen, esikokoonpanon ja tarkastuksen jälkeen.

Sulatetut korunditiilet jaetaan kolmeen tyyppiin eri kidemuotojen ja alumiinioksidin määrien mukaan: ensimmäinen on α-Al2O3 pääkidefaasina, jota kutsutaan α-korunditiiliksi; toinen on α-Al2, jossa O3- ja β-Al2O3-kidefaasit ovat pääasiassa samassa koostumuksessa, jota kutsutaan αβ-korunditiiliksi; kolmas tyyppi on pääasiassa β-Al2O3-kidefaasi, jota kutsutaan β-korunditiiliksi. Tasolasin sulatusuuneissa yleisesti käytetyt sulatetut korunditiilet ovat toista ja kolmatta tyyppiä, nimittäin sulatetut αβ- ja β-korunditiilet. Tässä artikkelissa keskitytään sulatettujen αβ- ja β-korunditiilien fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin ja niiden käyttöön tasolasin sulatusuuneissa.

1. Sulatettujen korunditiilien suorituskykyanalyysi

1. 1 Sulatettu αβ-korunditiili

Sulatetut αβ-korunditiilet koostuvat noin 50-prosenttisesti α-Al2O3:sta ja β-Al2O3:sta, ja nämä kaksi kidettä ovat lomittuneita muodostaen erittäin tiheän rakenteen, jolla on erinomainen alkalikorroosionkestävyys. Korroosionkestävyys korkeissa lämpötiloissa (yli 1350 °C) on hieman huonompi kuin sulatetuilla AZS-tiilillä, mutta alle 1350 °C:n lämpötiloissa sen korroosionkestävyys sulaa lasia vastaan ​​on yhtä hyvä kuin sulatetuilla AZS-tiilillä. Koska se ei sisällä Fe2O3:a, TiO2:ta eikä muita epäpuhtauksia, matriisilasifaasi on hyvin pieni, ja vieraiden aineiden, kuten kuplien, esiintyminen on epätodennäköisempää, kun se joutuu kosketuksiin sulan lasin kanssa, joten matriisilasi ei saastu.

Sulatetut αβ-korunditiilet ovat kiteytyneempiä ja niillä on erinomainen korroosionkestävyys sulalle lasille alle 1350 °C:ssa, joten niitä käytetään laajalti lasinsulatusuunien työaltaassa ja sen ulkopuolella, yleensä kouruissa, huulitiilissä, porttitiilissä jne. Maailman parhaita sulatettuja korunditiiliä valmistaa japanilainen Toshiba.

1.2 Sulatettu β-korunditiili

Sulatetut β-korunditiilet koostuvat lähes 100-prosenttisesti β-Al2O3:sta ja niillä on suuri levymäinen β-Al2O3-kiteinen rakenne. Ne ovat suurempia ja heikompia. Toisaalta niillä on hyvä lohkeilunkestävyys, erityisesti erittäin korkea korroosionkestävyys voimakkaille alkalihöyryille, joten niitä käytetään lasinsulatusuunien ylärakenteissa. Kuitenkin, kun niitä kuumennetaan alhaisen alkalipitoisuuden omaavassa ilmakehässä, ne reagoivat SiO2:n kanssa, ja β-Al2O3 hajoaa helposti ja aiheuttaa tilavuuden kutistumista, mikä johtaa halkeamiin ja halkeamiin, joten niitä käytetään paikoissa, jotka ovat kaukana lasiraaka-aineiden leviämisalueelta.

1.3 Sulatettujen αβ- ja β-korunditiilien fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Sulatettujen α-β- ja β-korunditiilien kemiallinen koostumus on pääasiassa Al2O3, ero on pääasiassa kidefaasikoostumuksessa, ja mikrorakenteen ero johtaa fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien, kuten irtotiheyden, lämpölaajenemiskertoimen ja puristuslujuuden, eroihin.

2. Sulatettujen korunditiilien käyttö lasinsulatusuuneissa

Sekä altaan pohja että seinämä ovat suorassa kosketuksessa lasinesteen kanssa. Kaikkien lasinesteen kanssa suoraan kosketuksissa olevien osien osalta tulenkestävän materiaalin tärkein ominaisuus on korroosionkestävyys eli tulenkestävän materiaalin ja lasinesteen välillä ei tapahdu kemiallista reaktiota.

Viime vuosina arvioitaessa sulatetun lasin kanssa suorassa kosketuksessa olevien sulatettujen tulenkestävien materiaalien laatuindikaattoreita kemiallisen koostumuksen, fysikaalisten ja kemiallisten indikaattoreiden sekä mineraalikoostumuksen lisäksi on arvioitava myös seuraavat kolme indikaattoria: lasin eroosiokestävyysindeksi, saostuneen kuplan indeksi ja saostuneen kiteytymisen indeksi.

Lasin laatuvaatimusten kasvaessa ja uunin tuotantokapasiteetin kasvaessa sähkösulatettujen tiilien käyttö laajenee. Lasinsulatusuuneissa yleisesti käytetyt sulatetut tiilet ovat AZS-sarjan (Al2O3-ZrO2-SiO2) sulatettuja tiiliä. Kun AZS-tiilen lämpötila on yli 1350 ℃, sen korroosionkestävyys on 2–5 kertaa parempi kuin αβ-Al2O3-tiilen. Sulatetut αβ-korunditiilet koostuvat tiiviisti porrastetuista α-alumiinioksidin (53 %) ja β-alumiinioksidin (45 %) hienoista hiukkasista, jotka sisältävät pienen määrän lasifaasia (noin 2 %), täyttävät kiteiden väliset huokoset ja ovat erittäin puhtaita. Niitä voidaan käyttää jäähdytysosina uima-altaiden seinätiilissä ja jäähdytysosina pohjapäällysteissä, tiilissä ja saumatiilissä jne.

Sulatettujen αβ-korunditiilien mineraalikoostumus sisältää vain pienen määrän lasifaasia, joka ei valu ulos eikä saastuta lasinestettä käytön aikana. Tiilillä on hyvä korroosionkestävyys ja erinomainen korkeiden lämpötilojen kulutuskestävyys alle 1350 °C:ssa. Se on lasinsulatusuunin jäähdytysosa. Se on ihanteellinen tulenkestävä materiaali säiliöiden seinämiin, säiliöiden pohjiin ja tasolasin sulatusuunien kouruihin. Tasolasin sulatusuunien suunnitteluprojektissa sulatettua αβ-korunditiiltä käytetään lasinsulatusuunin jäähdytysosan allasseinätiilenä. Lisäksi sulatettua αβ-korunditiiltä käytetään myös jäähdytysosan päällystystiilissä ja peitetiilissä.

Sulatettu β-korunditiili on valkoinen tuote, joka koostuu karkeista β-Al2O3-kiteistä. Se sisältää 92–95 % Al2O3:a ja vain alle 1 % lasifaasia. Sen rakenteellinen lujuus on suhteellisen heikko löyhän kidehilan vuoksi. Näennäinen huokoisuus on alhainen, alle 15 %. Koska Al2O3 itsessään on kyllästetty natriumilla yli 2000 °C:ssa, se kestää erittäin hyvin alkalihöyryjä korkeissa lämpötiloissa, ja sen terminen stabiilius on myös erinomainen. Kuitenkin, kun se on kosketuksissa SiO2:n kanssa, β-Al2O3:n sisältämä Na2O hajoaa ja reagoi SiO2:n kanssa, ja β-Al2O3 muuttuu helposti α-Al2O3:ksi, mikä johtaa suureen tilavuuden kutistumiseen ja halkeamiin ja vaurioihin. Siksi se soveltuu vain ylärakenteisiin, jotka ovat poissa SiO2-lentävästä pölystä, kuten lasinsulatusuunin työaltaan ylärakenteisiin, sulatusvyöhykkeen takaosassa olevaan suuaukkoon ja sen läheiseen kaiteeseen, pieniin uunin tasoituksiin ja muihin osiin.

Koska se ei reagoi haihtuvien alkalimetallioksidien kanssa, tiilen pinnalta ei valu sulaa ainetta, joka saastuttaisi lasia. Lasin sulatusuunissa jäähdytysosan virtauskanavan sisääntuloaukon äkillisen kapenemisen vuoksi emäksinen höyry voi helposti tiivistyä tähän, joten virtauskanava on valmistettu sulatetuista β-tiilistä, jotka kestävät emäksisen höyryn aiheuttamaa korroosiota.

3. Johtopäätös

Sulatetun korunditiilen erinomaisten ominaisuuksien, kuten lasin eroosionkestävyyden, vaahdonkestävyyden ja kivenkestävyyden, ja erityisesti sen ainutlaatuisen kiderakenteen ansiosta se tuskin saastuttaa sulaa lasia. Sillä on tärkeitä sovelluksia kirkastushihnoissa, jäähdytysosissa, jakokanavissa, pienissä uuneissa ja muissa osissa.