Механизм повреждения огнеупорных материалов стеклянных печей в основном включает химическую эрозию, механическое повреждение, термическое повреждение и другие факторы. Ниже приводится анализ основных механизмов повреждения:
Химическая эрозия
В высокотемпературной рабочей среде стекловаренной печи огнеупорный материал вступает в химическую реакцию с расплавленным стеклом, оксидами щелочных металлов в составе стекла, а также летучей золой и газофазными веществами (например, SO₂, Na₂O и т.д.), что приводит к постепенному разрушению огнеупорного материала:
Щелочная эрозия: оксиды щелочных металлов (например, Na₂O, K₂O) в стеклянном сырье при высоких температурах проникают в огнеупорный материал и реагируют с его компонентами (например, SiO₂ или Al₂O₃), образуя соединения с низкой температурой плавления, что приводит к разрушению структуры.
Эрозия жидкого стекла: расплавленное стекло находится в непосредственном контакте с огнеупорным материалом, растворяя или вытравливая его поверхность, снижая прочность и срок службы огнеупорного материала.
Механические повреждения
В рабочей среде стекловаренной печи огнеупорный материал может подвергаться механическим воздействиям, таким как поток высокотемпературной стеклообразной жидкости, вымывание и удар частиц, что приводит к истиранию и растрескиванию:
Износ в результате истирания: высокоскоростной поток стеклообразной жидкости или поток газов, содержащих частицы, ускоряет износ поверхности огнеупорных материалов.
Удар частиц: взвешенные частицы ударяются о поверхность огнеупорного материала, вызывая разрыв поверхности и локальное повреждение.
Термическое повреждение
Колебания температуры и высокотемпературная среда в стекловаренной печи влияют на термическую стабильность и структурную целостность огнеупора:
Повреждение от теплового удара: Неравномерное распределение температуры в стекловаренной печи и быстрое нагревание или охлаждение могут привести к образованию трещин под напряжением в огнеупорном материале из-за разницы в коэффициентах теплового расширения.
Повреждение при температуре плавления: когда местная температура превышает температуру плавления огнеупора, материал может размягчиться, потечь или даже расплавиться.
Кристаллические превращения: некоторые минералы (например, кварц) в огнеупорных материалах претерпевают кристаллические изменения при высоких температурах, сопровождающиеся объемным расширением или сжатием, что приводит к структурным повреждениям.
Структурная эрозия и растрескивание
Эрозия паровой фазы: летучие компоненты (например, сульфиды, оксиды щелочных металлов) в высокотемпературной среде могут образовывать на поверхности огнеупорных материалов вещества с низкой температурой плавления, что приводит к структурному ослаблению поверхности.
Явление отслаивания: длительная химическая эрозия, тепловое напряжение или механическое воздействие могут привести к постепенному отслаиванию материала от поверхности и потере его защитного эффекта.
Проникновение расплава
Жидкое расплавленное стекло может проникать в огнеупорный материал через капилляры, ускоряя химические реакции и разрушение материала. Проникшее жидкое стекло при высоких температурах может изменить микроструктуру материала, снижая прочность и эрозионную стойкость.
Меры решения
- выбор высокоэффективных огнеупорных материалов: используйте высокочистый глинозем высокой плотности, цирконий, плавленый циркониевый корунд и другие огнеупорные материалы, такие как высокоглиноземистые кирпичи, кремнеземные кирпичи, кирпичи AZS и т. д., чтобы повысить устойчивость к химической эрозии и сопротивление тепловому удару.
- оптимизация конструкции печи: уменьшение прямого контакта между огнеупором и высокотемпературной стеклянной жидкостью, улучшение распределения температуры и уменьшение локального перепада температур.
- контроль условий эксплуатации: стабилизация температуры в печи, предотвращение резкого повышения и понижения температуры и уменьшение повреждений от теплового удара.
- регулярное техническое обслуживание и ремонт: своевременно заменяйте огнеупорный материал в поврежденной зоне, чтобы предотвратить расширение локального повреждения.
Таким образом, можно продлить срок службы огнеупоров для стекловаренных печей и повысить эффективность их работы.