کاربرد آجر کوراندوم ذوب شده در کوره ذوب شیشه فلوت

آجرهای کورندوم ذوب شدهآلومینای ذوب شده در کوره قوس الکتریکی و ریخته‌گری آن به شکل مشخص، آنیل شده و در معرض حرارت نگهداری می‌شود و سپس برای بدست آوردن محصول مورد نظر فرآوری می‌شود. فرآیند تولید کلی شامل استفاده از آلومینای کلسینه شده با خلوص بالا (بالای 95٪) و مقدار کمی افزودنی، قرار دادن مواد اولیه در کوره قوس الکتریکی و ریخته‌گری آنها در قالب‌های پیش‌ساخته پس از ذوب شدن در دمای بالا بالای 2300 درجه سانتیگراد و سپس گرم نگه داشتن آنها پس از آنیل شدن، خارج می‌شود و قطعه خام خارج شده پس از کار سرد دقیق، پیش‌مونتاژ و بازرسی، به یک محصول نهایی تبدیل می‌شود که الزامات را برآورده می‌کند.

آجرهای کوراندوم ذوب‌شده بر اساس اشکال کریستالی و مقادیر مختلف آلومینا به سه نوع تقسیم می‌شوند: نوع اول α-Al2O3 به عنوان فاز کریستالی اصلی است که آجرهای α-کوراندوم نامیده می‌شود؛ نوع دوم α-Al2 است که فازهای کریستالی O3 و β-Al2O3 عمدتاً در یک محتوا هستند که آجرهای کوراندوم αβ نامیده می‌شوند؛ نوع سوم عمدتاً فازهای کریستالی β-Al2O3 است که آجرهای کوراندوم β نامیده می‌شوند. آجرهای کوراندوم ذوب‌شده که معمولاً در کوره‌های ذوب شیشه شناور استفاده می‌شوند، نوع دوم و سوم هستند، یعنی آجرهای کوراندوم αβ ذوب‌شده و آجرهای کوراندوم β. این مقاله بر خواص فیزیکی و شیمیایی آجرهای کوراندوم αβ ذوب‌شده و آجرهای کوراندوم β و کاربرد آنها در کوره‌های ذوب شیشه شناور تمرکز خواهد کرد.

۱. تحلیل عملکرد آجرهای کورندوم ذوب شده

۱. ۱ آجر کورندوم αβ ذوب شده

آجرهای کوراندوم αβ ذوب شده از حدود 50٪ α-Al2O3 و β-Al2O3 تشکیل شده‌اند و این دو کریستال به هم متصل شده‌اند تا یک ساختار بسیار متراکم تشکیل دهند که مقاومت خوردگی قلیایی بسیار خوبی دارد. مقاومت خوردگی در دمای بالا (بالای 1350 درجه سانتیگراد) کمی بدتر از آجرهای AZS ذوب شده است، اما در دماهای کمتر از 1350 درجه سانتیگراد، مقاومت خوردگی آن در برابر شیشه مذاب معادل آجرهای AZS ذوب شده است. از آنجا که حاوی Fe2O3، TiO2 و سایر ناخالصی‌ها نیست، فاز شیشه‌ای ماتریس بسیار کوچک است و احتمال ایجاد مواد خارجی مانند حباب در هنگام تماس با شیشه مذاب کمتر است، به طوری که شیشه ماتریس آلوده نمی‌شود.

آجرهای کوراندوم αβ ذوب شده از نظر تبلور متراکم هستند و مقاومت خوردگی بسیار خوبی در برابر شیشه مذاب زیر 1350 درجه سانتیگراد دارند، بنابراین به طور گسترده در حوضچه کار و فراتر از کوره‌های ذوب شیشه، معمولاً در رختشویخانه‌ها، آجرهای لبه‌دار، آجرهای دروازه‌ای و غیره استفاده می‌شوند. آجرهای کوراندوم ذوب شده در جهان به بهترین وجه توسط شرکت توشیبا ژاپن ساخته می‌شوند.

۱.۲ آجر بتا کوراندوم ذوب‌شده

آجرهای β-کوراندوم ذوب‌شده تقریباً از 100٪ β-Al2O3 تشکیل شده‌اند و ساختار کریستالی β-Al2O3 صفحه‌ای بزرگی دارند. بزرگتر و کم‌قدرت‌تر. اما از سوی دیگر، مقاومت خوبی در برابر پوسته‌پوسته شدن دارد، به‌ویژه مقاومت خوردگی بسیار بالایی در برابر بخار قلیایی قوی نشان می‌دهد، بنابراین در ساختار بالایی کوره ذوب شیشه استفاده می‌شود. با این حال، هنگامی که در اتمسفری با محتوای قلیایی کم گرم می‌شود، با SiO2 واکنش می‌دهد و β-Al2O3 به راحتی تجزیه می‌شود و باعث انقباض حجمی و ایجاد ترک و شکاف می‌شود، بنابراین در مکان‌هایی دور از پراکندگی مواد اولیه شیشه استفاده می‌شود.

۱.۳ خواص فیزیکی و شیمیایی آجرهای کوراندوم αβ و β ذوب شده

ترکیب شیمیایی آجرهای α-β و β کوراندوم ذوبی عمدتاً Al2O3 است، تفاوت عمدتاً در ترکیب فاز کریستالی است و تفاوت در ریزساختار منجر به تفاوت در خواص فیزیکی و شیمیایی مانند چگالی ظاهری، ضریب انبساط حرارتی و مقاومت فشاری می‌شود.

2. کاربرد آجرهای کوراندوم ذوب شده در کوره‌های ذوب شیشه

هم کف و هم دیواره حوضچه در تماس مستقیم با مایع شیشه هستند. برای تمام قسمت‌هایی که مستقیماً با مایع شیشه در تماس هستند، مهمترین خاصیت ماده نسوز، مقاومت در برابر خوردگی است، یعنی هیچ واکنش شیمیایی بین ماده نسوز و مایع شیشه رخ نمی‌دهد.

در سال‌های اخیر، هنگام ارزیابی شاخص‌های کیفی مواد نسوز ذوب‌شده در تماس مستقیم با شیشه مذاب، علاوه بر ترکیب شیمیایی، شاخص‌های فیزیکی و شیمیایی و ترکیب معدنی، سه شاخص زیر نیز باید ارزیابی شوند: شاخص مقاومت در برابر فرسایش شیشه، شاخص حباب رسوبی و شاخص تبلور رسوبی.

با توجه به الزامات بالاتر برای کیفیت شیشه و افزایش ظرفیت تولید کوره، استفاده از آجرهای الکتریکی ذوبی گسترده‌تر خواهد شد. آجرهای ذوبی که معمولاً در کوره‌های ذوب شیشه استفاده می‌شوند، آجرهای ذوبی سری AZS (Al2O3-ZrO2-SiO2) هستند. هنگامی که دمای آجر AZS بالاتر از 1350 درجه سانتیگراد باشد، مقاومت خوردگی آن 2 تا 5 برابر آجر αβ-Al2O3 است. آجرهای کوراندوم αβ ذوبی از ذرات ریز α-آلومینا (53٪) و β-آلومینا (45٪) با آرایش نزدیک به هم تشکیل شده‌اند که حاوی مقدار کمی فاز شیشه (حدود 2٪) هستند و منافذ بین کریستال‌ها را با خلوص بالا پر می‌کنند و می‌توانند به عنوان آجرهای دیواره استخر خنک‌کننده و آجرهای کف پیاده‌رو خنک‌کننده و آجرهای درز و غیره استفاده شوند.

ترکیب معدنی آجرهای کوراندوم αβ ذوب شده فقط حاوی مقدار کمی فاز شیشه است که در حین استفاده به بیرون نشت نمی‌کند و مایع شیشه را آلوده نمی‌کند و از مقاومت در برابر خوردگی خوب و مقاومت عالی در برابر سایش در دمای بالا زیر 1350 درجه سانتیگراد برخوردار است. این بخش خنک کننده کوره ذوب شیشه است. این یک ماده نسوز ایده آل برای دیواره های مخزن، کف مخزن و شستشوی کوره های ذوب شیشه شناور است. در پروژه مهندسی کوره ذوب شیشه شناور، آجر کوراندوم αβ ذوب شده به عنوان آجر دیواره استخر قسمت خنک کننده کوره ذوب شیشه استفاده می شود. علاوه بر این، آجرهای کوراندوم αβ ذوب شده همچنین برای آجرهای روسازی و آجرهای پوششی درز در بخش خنک کننده استفاده می شوند.

آجر بتا کوراندوم ذوب‌شده، محصولی سفید رنگ است که از بلورهای درشت β-Al2O3 تشکیل شده و حاوی 92% تا 95% Al2O3 و تنها کمتر از 1% فاز شیشه‌ای است و استحکام ساختاری آن به دلیل شبکه کریستالی سست، نسبتاً ضعیف است. تخلخل ظاهری آن کم و کمتر از 15% است. از آنجایی که خود Al2O3 در دمای بالاتر از 2000 درجه سانتیگراد با سدیم اشباع شده است، در برابر بخار قلیایی در دماهای بالا بسیار پایدار است و پایداری حرارتی آن نیز عالی است. با این حال، هنگامی که در تماس با SiO2 قرار می‌گیرد، Na2O موجود در β-Al2O3 تجزیه شده و با SiO2 واکنش می‌دهد و β-Al2O3 به راحتی به α-Al2O3 تبدیل می‌شود که منجر به انقباض حجمی زیادی می‌شود و باعث ترک و آسیب می‌شود. بنابراین، فقط برای سازه‌های روکار دور از غبار معلق SiO2، مانند سازه روکار حوضچه کار کوره ذوب شیشه، دهانه در عقب منطقه ذوب و جان‌پناه نزدیک آن، ترازبندی کوره کوچک و سایر قسمت‌ها مناسب است.

از آنجا که با اکسیدهای فلزات قلیایی فرار واکنش نمی‌دهد، هیچ ماده مذابی از سطح آجر تراوش نمی‌کند تا شیشه را آلوده کند. در کوره ذوب شیشه شناور، به دلیل باریک شدن ناگهانی ورودی کانال جریان قسمت خنک‌کننده، به راحتی می‌توان باعث تراکم بخار قلیایی در اینجا شد، بنابراین کانال جریان در اینجا از آجرهای β ذوب شده ساخته شده است که در برابر خوردگی توسط بخار قلیایی مقاوم هستند.

۳. نتیجه‌گیری

با توجه به خواص عالی آجرهای کوراندوم ذوب شده از نظر مقاومت در برابر فرسایش شیشه، مقاومت در برابر کف و مقاومت در برابر سنگ، به ویژه ساختار کریستالی منحصر به فرد آن، به سختی شیشه مذاب را آلوده می‌کند. کاربردهای مهمی در کمربند شفاف‌سازی، بخش خنک‌کننده، راهگاه، کوره کوچک و سایر قطعات دارد.