Aplicación de ladrillos de corindón fundido no forno de fusión de vidro flotado

Ladrillos de corindón fundidoA alúmina fundida nun forno de arco eléctrico córtase nun modelo específico dunha forma específica, recocida e conservada termicamente, e logo procésase para obter o produto desexado. O proceso de produción xeral consiste en usar alúmina calcinada de alta pureza (superior ao 95 %) e unha pequena cantidade de aditivos, introducir os ingredientes no forno de arco eléctrico e, despois de fundilos a unha temperatura superior a 2300 °C, córtalos en moldes prefabricados e mantelos quentes. Despois do recocido, sácase e a peza en bruto extraída convértese nun produto acabado que cumpre os requisitos despois dun traballo en frío preciso, premontaxe e inspección.

Os ladrillos de corindón fundido divídense en tres tipos segundo as diferentes formas cristalinas e cantidades de alúmina: o primeiro é α-Al2O3 como fase cristalina principal, chamada ladrillos α-corindón; o segundo é α-Al2. As fases cristalinas O3 e β-Al2O3 teñen principalmente o mesmo contido, que se denomina ladrillos de corindón αβ; o terceiro tipo son principalmente as fases cristalinas β-Al2O3, chamadas ladrillos de corindón β. Os ladrillos de corindón fundido que se usan habitualmente nos fornos de fusión de vidro flotado son o segundo e o terceiro tipo, concretamente os ladrillos de corindón αβ fundidos e os ladrillos de corindón β. Este artigo centrarase nas propiedades físicas e químicas dos ladrillos de corindón αβ fundidos e os ladrillos de corindón β fundidos e na súa aplicación nos fornos de fusión de vidro flotado.

1. Análise do rendemento dos ladrillos de corindón fundido

1. 1 Ladrillo de corindón αβ fundido

Os ladrillos de corindón αβ fundidos están compostos por aproximadamente un 50 % de α-Al2O3 e β-Al2O3, e os dous cristais están entrelazados para formar unha estrutura moi densa, que ten unha excelente resistencia á corrosión alcalina. A resistencia á corrosión a altas temperaturas (por riba de 1350 °C) é lixeiramente peor que a dos ladrillos AZS fundidos, pero a temperaturas inferiores a 1350 °C, a súa resistencia á corrosión do vidro fundido é equivalente á dos ladrillos AZS fundidos. Debido a que non contén Fe2O3, TiO2 e outras impurezas, a fase vítrea da matriz é moi pequena e é menos probable que se formen materias estrañas, como burbullas, cando entra en contacto co vidro fundido, polo que o vidro da matriz non se contaminará.

Os ladrillos de corindón αβ fundido teñen unha cristalización densa e unha excelente resistencia á corrosión do vidro fundido por debaixo dos 1350 °C, polo que se usan amplamente na piscina de traballo e máis alá dos fornos de fusión de vidro, xeralmente en lavadoras, ladrillos de beizo, ladrillos de porta, etc. Os ladrillos de corindón fundido do mundo son os mellores fabricados pola xaponesa Toshiba.

1.2 Ladrillo de corindón β fundido

Os ladrillos de β-corindón fundido están compostos por case o 100 % de β-Al₂O₃ e teñen unha estrutura cristalina de β-Al₂O₃ en forma de placa grande. Son máis grandes e menos potentes. Pero, por outra banda, teñen unha boa resistencia ao desconchado, especialmente porque mostran unha resistencia á corrosión extremadamente alta ao vapor alcalino forte, polo que se usan na estrutura superior do forno de fusión de vidro. Non obstante, cando se quentan nunha atmosfera con baixo contido de álcali, reaccionan co SiO₂ e o β-Al₂O₃ descomponse facilmente e provoca a contracción do volume, causando gretas e fendas, polo que se usan en lugares lonxe da dispersión de materias primas de vidro.

1.3 Propiedades físicas e químicas dos ladrillos de corindón αβ e β fundidos

A composición química dos ladrillos de corindón α-β e β fundidos é principalmente Al2O3, a diferenza reside principalmente na composición da fase cristalina e a diferenza na microestrutura leva á diferenza nas propiedades físicas e químicas como a densidade aparente, o coeficiente de expansión térmica e a resistencia á compresión.

2. Aplicación de ladrillos de corindón fundido en fornos de fusión de vidro

Tanto o fondo como a parede da piscina están en contacto directo co líquido de vidro. Para todas as partes que entran en contacto directo co líquido de vidro, a propiedade máis importante do material refractario é a resistencia á corrosión, é dicir, non se produce ningunha reacción química entre o material refractario e o líquido de vidro.

Nos últimos anos, ao avaliar os indicadores de calidade dos materiais refractarios fundidos en contacto directo con vidro fundido, ademais da composición química, os indicadores físicos e químicos e a composición mineral, tamén se deben avaliar os tres indicadores seguintes: índice de resistencia á erosión do vidro, índice de burbullas precipitadas e índice de cristalización precipitada.

Coas maiores esixencias de calidade do vidro e a maior capacidade de produción do forno, o uso de ladrillos eléctricos fundidos será máis amplo. Os ladrillos fundidos que se usan habitualmente nos fornos de fusión de vidro son os ladrillos fundidos da serie AZS (Al2O3-ZrO2-SiO2). Cando a temperatura do ladrillo AZS é superior a 1350 ℃, a súa resistencia á corrosión é de 2 a 5 veces maior que a do ladrillo αβ-Al2O3. Os ladrillos de corindón αβ fundidos están compostos por partículas finas de α-alúmina (53 %) e β-alúmina (45 %) moi separadas, que conteñen unha pequena cantidade de fase vítrea (aproximadamente o 2 %), enchendo os poros entre os cristais, con alta pureza, e pódense usar como ladrillos de refrixeración para a parede da piscina e como ladrillos de pavimento de fondo e ladrillos de costura, etc.

A composición mineral dos ladrillos de corindón αβ fundido só contén unha pequena cantidade de fase vítrea, que non se filtrará nin contaminará o líquido do vidro durante o uso, e ten unha boa resistencia á corrosión e unha excelente resistencia ao desgaste a altas temperaturas por debaixo dos 1350 °C. É a parte de refrixeración do forno de fusión de vidro. É un material refractario ideal para paredes de tanques, fondos de tanques e coladas de fornos de fusión de vidro flotado. No proxecto de enxeñaría do forno de fusión de vidro flotado, o ladrillo de corindón αβ fundido utilízase como ladrillo de parede da piscina da parte de refrixeración do forno de fusión de vidro. Ademais, os ladrillos de corindón αβ fundido tamén se usan para ladrillos de pavimento e ladrillos de xuntas de cobertura na sección de refrixeración.

O ladrillo de corindón β fundido é un produto branco composto por cristais grosos de β-Al2O3, que contén entre un 92 % e un 95 % de Al2O3, só menos do 1 % de fase vítrea, e a súa resistencia estrutural é relativamente débil debido á rede cristalina solta. Se é baixa, a porosidade aparente é inferior ao 15 %. Dado que o propio Al2O3 está saturado con sodio por riba dos 2000 °C, é moi estable fronte ao vapor alcalino a altas temperaturas e a súa estabilidade térmica tamén é excelente. Non obstante, cando entra en contacto con SiO2, o Na2O contido no β-Al2O3 descomponse e reacciona con SiO2, e o β-Al2O3 transfórmase facilmente en α-Al2O3, o que resulta nunha gran contracción do volume, causando gretas e danos. Polo tanto, só é axeitado para superestruturas lonxe do po voador de SiO2, como a superestrutura da piscina de traballo dun forno de fusión de vidro, o bico na parte traseira da zona de fusión e o seu parapeto próximo, a nivelación dun pequeno forno e outras pezas.

Debido a que non reacciona con óxidos de metais alcalinos volátiles, non haberá material fundido que rezume da superficie do ladrillo para contaminar o vidro. No forno de fusión de vidro flotado, debido ao estreitamento repentino da entrada do canal de fluxo da parte de arrefriamento, é doado provocar a condensación de vapor alcalino aquí, polo que o canal de fluxo aquí está feito de ladrillos β fundidos que son resistentes á corrosión por vapor alcalino.

3. Conclusión

Debido ás excelentes propiedades dos ladrillos de corindón fundido en termos de resistencia á erosión do vidro, á escuma e á pedra, especialmente á súa estrutura cristalina única, apenas contamina o vidro fundido. Ten aplicacións importantes en cintas de clarificación, seccións de arrefriamento, condutos, fornos pequenos e outras pezas.