יישום של לבני קורונדום התכה בכבשן התכה מזכוכית צפה

לבני קורונדום התמזגואלומינה מותכת בתנור קשת חשמלי ונוצקת לדגם מוגדר בעל צורה מסוימת, מחושלת ומשומרת בחום, ולאחר מכן מעובדת לקבלת המוצר הרצוי. תהליך הייצור הכללי הוא שימוש באלומינה קלויה בטוהר גבוה (מעל 95%) וכמות קטנה של תוספים, הכנסת המרכיבים לתנור קשת חשמלי, ויציקתם לתבניות טרומיות לאחר שהתכה בטמפרטורה גבוהה מעל 2300 מעלות צלזיוס, ולאחר מכן שמירה על חום. לאחר החישול, היא מוציאה, והחלק הריק שנלקח הופך למוצר מוגמר העומד בדרישות לאחר עיבוד קר מדויק, הרכבה מוקדמת ובדיקה.

לבני קורונדום מותכות מחולקות לשלושה סוגים בהתאם לצורות הגביש השונות וכמויות האלומינה: הראשון הוא α-Al2O3 כפאזה הגבישית העיקרית, הנקראת לבני α-קורונדום; השני הוא α-Al2. פאזות הגביש O3 ו-β-Al2O3 הן בעיקר באותו תוכן, הנקראות לבני קורונדום αβ; הסוג השלישי הוא בעיקר פאזות גביש β-Al2O3, הנקראות לבני קורונדום β. לבני קורונדום מותכות הנפוצות בכבשני התכת זכוכית צפה הן הסוגים השני והשלישי, כלומר לבני קורונדום αβ ולבני קורונדום β מותכות. מאמר זה יתמקד בתכונות הפיזיקליות והכימיות של לבני קורונדום αβ ולבני קורונדום β מותכות ויישומן בכבשני התכת זכוכית צפה.

1. ניתוח ביצועים של לבני קורונדום מותכות

1. 1 לבני קורונדום αβ התכות

לבני קורונדום αβ מותכות מורכבות מכ-50% α-Al2O3 ו-β-Al2O3, ושני הגבישים שלובים זה בזה ליצירת מבנה צפוף מאוד, בעל עמידות מצוינת לקורוזיה אלקלית חזקה. עמידות הקורוזיה בטמפרטורה גבוהה (מעל 1350°C) גרועה מעט מזו של לבני AZS מותכות, אך בטמפרטורות מתחת ל-1350°C, עמידות הקורוזיה שלהן לזכוכית מותכת שווה לזו של לבני AZS מותכות. מכיוון שהן אינן מכילות Fe2O3, TiO2 וזיהומים אחרים, פאזת זכוכית המטריצה ​​קטנה מאוד, וחומרים זרים כמו בועות נוטים פחות להיווצר במגע עם זכוכית מותכת, כך שזכוכית המטריצה ​​לא תזדהם.

לבני קורונדום αβ מותכות הן בעלות דחיסות התגבשות ועמידות מצוינת בפני קורוזיה לזכוכית מותכת מתחת ל-1350 מעלות צלזיוס, ולכן הן נמצאות בשימוש נרחב בבריכת העבודה ומחוצה לה של תנורי התכת זכוכית, בדרך כלל במכבסות, לבני שפתיים, לבני שער וכו'. לבני הקורונדום המותכות בעולם מיוצרות בצורה הטובה ביותר על ידי טושיבה היפנית.

1.2 לבני קורונדום β התמזגו

לבני β-קורונדום התמזגו מורכבות מכמעט 100% β-Al2O3, ובעלות מבנה גבישי גדול דמוי פלטה של ​​β-Al2O3. גדולות יותר ופחות חזקות. מצד שני, יש להן עמידות טובה בפני התכת, במיוחד עמידות גבוהה במיוחד בפני קורוזיה לאדי אלקלי חזקים, ולכן הן משמשות במבנה העליון של תנור התכת זכוכית. עם זאת, כאשר הן מחוממות באטמוספרה עם תכולת אלקלי נמוכה, הן יגיבו עם SiO2, ו-β-Al2O3 יתפרק בקלות ויגרום להתכווצות נפחית שתגרום לסדקים וסדקים, ולכן הן משמשות במקומות הרחק מפיזור חומרי גלם מזכוכית.

1.3 תכונות פיזיקליות וכימיות של לבני קורונדום αβ ו-β מותכות

ההרכב הכימי של לבני קורונדום α-β ו-β התמזגו הוא בעיקר Al2O3, ההבדל הוא בעיקר בהרכב הפאזה הגבישית, וההבדל במיקרו-מבנה מוביל להבדל בתכונות פיזיקליות וכימיות כגון צפיפות בצובר, מקדם התפשטות תרמית וחוזק דחיסה.

2. יישום של לבני קורונדום מותכות בכבשני התכת זכוכית

גם התחתית וגם דופן הבריכה נמצאות במגע ישיר עם נוזל הזכוכית. עבור כל החלקים הבאים במגע ישיר עם נוזל הזכוכית, התכונה החשובה ביותר של החומר החסין אש היא עמידות בפני קורוזיה, כלומר, לא מתרחשת תגובה כימית בין החומר החסין אש לנוזל הזכוכית.

בשנים האחרונות, בעת הערכת מדדי האיכות של חומרים חסיני אש מותכים במגע ישיר עם זכוכית מותכת, בנוסף להרכב הכימי, מדדים פיזיקליים וכימיים והרכב מינרלים, יש להעריך גם את שלושת המדדים הבאים: מדד עמידות בפני שחיקת זכוכית, מדד בועות שקיעות ומדד התגבשות שקיעות.

עם הדרישות הגבוהות יותר לאיכות הזכוכית וככל שיותר כושר ייצור של הכבשן, השימוש בלבנים חשמליות מותכות יהיה רחב יותר. לבנים מותכות הנפוצות בתנורי התכת זכוכית הן לבנים מותכות מסדרת AZS (Al2O3-ZrO2-SiO2). כאשר הטמפרטורה של לבני AZS גבוהה מ-1350 מעלות צלזיוס, עמידותן בפני קורוזיה גבוהה פי 2~5 מזו של לבני αβ-Al2O3. לבני קורונדום αβ מותכות מורכבות מחלקיקים דקים של α-אלומינה (53%) ו-β-אלומינה (45%) המדורגים בצפיפות, המכילים כמות קטנה של פאזת זכוכית (כ-2%), הממלאת את הנקבוביות בין הגבישים, בעלת טוהר גבוה, וניתן להשתמש בהן כלבני קיר לבני בריכה ולבני ריצוף תחתון, לבני תפרים וכו'.

ההרכב המינרלי של לבני קורונדום αβ מותכות מכיל רק כמות קטנה של פאזת זכוכית, אשר לא תחלחל החוצה ותזהם את נוזל הזכוכית במהלך השימוש, ובעל עמידות טובה בפני קורוזיה ועמידות מצוינת בפני שחיקה בטמפרטורה גבוהה מתחת ל-1350 מעלות צלזיוס. זהו החלק הקירור של תנור התכת הזכוכית. זהו חומר עקשן אידיאלי לדפנות מיכלים, תחתית מיכלים וכיסויי תנורי התכת זכוכית צפה. בפרויקט הנדסי של תנור התכת זכוכית צפה, לבני קורונדום αβ מותכות משמשות כלבני קיר הבריכה של חלק הקירור של תנור התכת הזכוכית. בנוסף, לבני קורונדום αβ מותכות משמשות גם ללבני מדרכה וללבני חיבור כיסוי בחלק הקירור.

לבני קורונדום β התמזגו הן מוצר לבן המורכב מגבישים גסים של β-Al2O3, המכילים 92%~95% Al2O3, ורק פחות מ-1% פאזה מזכוכית, וחוזקו המבני חלש יחסית עקב סריג גבישי רופף. נמוך, הנקבוביות הנראית לעין היא פחות מ-15%. מכיוון ש-Al2O3 עצמו רווי בנתרן מעל 2000 מעלות צלזיוס, הוא יציב מאוד כנגד אדי אלקליים בטמפרטורות גבוהות, וגם יציבותו התרמית מצוינת. עם זאת, כאשר הוא בא במגע עם SiO2, ה-Na2O הכלול ב-β-Al2O3 מתפרק ומגיב עם SiO2, ו-β-Al2O3 הופך בקלות ל-α-Al2O3, מה שגורם להתכווצות נפחית גדולה, הגורמת לסדקים ונזק. לכן, הוא מתאים רק למבנים-על הרחק מאבק מעופף SiO2, כגון מבנה-על של בריכת העבודה של תנור התכת זכוכית, הפיה בחלק האחורי של אזור ההיתוך והמעקה הסמוך לו, פילוס תנור קטן וחלקים אחרים.

מכיוון שהוא אינו מגיב עם תחמוצות מתכת אלקליות נדיפות, לא יהיה חומר מותך שדולף מפני השטח של הלבנה ויגרום לזכוכית לזהם. בכבשן ההיתוך של זכוכית צפה, עקב הצרות פתאומית של פתח הכניסה של תעלת הזרימה של החלק הקירור, קל לגרום לעיבוי של אדים אלקליים כאן, ולכן תעלת הזרימה כאן עשויה מלבני β מותכות העמידות בפני קורוזיה על ידי קיטור אלקלי.

3. סיכום

בהתבסס על התכונות המצוינות של לבני קורונדום מותכות מבחינת עמידות בפני שחיקת זכוכית, עמידות בפני קצף ועמידות בפני אבנים, ובמיוחד על מבנה הגביש הייחודי שלהן, הן כמעט ולא מזהמות זכוכית מותכת. לבני הקורונדום יישומים חשובים ברצועות הבהרה, מקטעי קירור, רצפות, תנורים קטנים וחלקים אחרים.