Jakie są główne aspekty uszkodzeń powodowanych przez materiały ogniotrwałe stosowane w piecach szklarskich

1. Erozja
Proszek, płynne szkło i gazy płomieniowe w piecu mogą powodować korozję materiałów ogniotrwałych w wysokich temperaturach.
Efekt erozji proszku na materiał ogniotrwały przejawia się głównie w erozji materiału ogniotrwałego przez opary alkaliczne odparowane przez proszek w wysokiej temperaturze, takie jak erozja powierzchni cegły krzemionkowej, „dziura szczura” wewnątrz i efekt antynefelinizacji w cegle szachownicy. Ponadto popiół lotny ultradrobnego proszku w proszku gromadzi się w korpusie kratki komory magazynowania ciepła, tworząc guzy i blokując otwory siatki. W ciężkich przypadkach cegły siatki mogą się zawalić i ulec uszkodzeniu, zmuszając do naprawy termicznej. Efekt erozji wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, a temperatura topnienia wzrasta o 50? 60 stopni skraca żywotność o około rok. Części takie jak przednia ściana, port ładowania, przednia przestrzeń sekcji topienia, ściana basenu, mały piec i górna kratka regeneratora mogą ulec korozji przez proszek.
Korozyjne działanie ciekłego szkła na materiały ogniotrwałe jest znacznie mniejsze niż w przypadku proszku, a reakcja fazowa między płynnym szkłem a warstwą pośrednią materiałów ogniotrwałych jest złożona. Ciecz szklana najpierw rozpuszcza wolny SiO2 w materiale ogniotrwałym. Szybkość rozpuszczania mulitu jest stosunkowo niewielka i gromadzi się on na granicy między cieczą szklaną a materiałami ogniotrwałymi. Chociaż mały krystaliczny mulit rozpuszcza się, duży krystaliczny mulit nawet zwiększa się podczas użytkowania. Po erozji materiału ogniotrwałego do stopionej substancji, która ma z nim kontakt, dodaje się SiO2 i Al2O3. Stopiona substancja dyfunduje do reszty szklanej cieczy. Podczas procesu dyfuzji zmienia się skład stopionej substancji, zwiększa się SiO2 i ług alkaliczny oraz następuje zmiana na granicy międzyfazowej - Ze względu na efekt agregacji kryształów Al2O3, na powierzchni styku szkła ogniotrwałego i ciekłego najpierw następuje warstwa mulitu, a następnie warstwa mulitu - Po warstwie Al2O3 następuje niekorodujący materiał ogniotrwały. Po rozpuszczeniu materiału ogniotrwałego lepkość cieczy szklanej wzrasta, sprzyjając tworzeniu się trudniejszej do przeniesienia warstwy ochronnej na powierzchni materiału ogniotrwałego, zmniejszając efekt ciągłej erozji.
Korozyjne działanie płynu szklanego na materiały ogniotrwałe zależy od jego właściwości fizycznych, takich jak lepkość i napięcie powierzchniowe. Ciecz szklana o niskiej lepkości i niskim napięciu powierzchniowym łatwo nasiąka materiał ogniotrwały i absorbuje go z porów powierzchniowych, powodując silną erozję całego materiału ogniotrwałego. Szkło o wysokiej zawartości alkaliów ma niższą lepkość, a szkło borokrzemianowe ma niskie napięcie powierzchniowe, więc ich działanie korozyjne jest intensywne. Zwiększenie temperatury topnienia zmniejszy lepkość i napięcie powierzchniowe stopionego szkła, przyspieszając w ten sposób efekt erozji. Ciekłe szkło zawierające kwas borowy, kwas fosforowy, związki fluoru, glinu i baru ma silne działanie korozyjne na materiały ogniotrwałe. Silna konwekcja ciekłego szkła i niestabilnej powierzchni cieczy spowoduje zmycie warstwy ochronnej, przyspieszając korozję. W przypadku samych materiałów ogniotrwałych stopień korozji jest związany głównie z ich składem chemicznym, składem mineralnym i stanem strukturalnym. Nieregularności i pęknięcia na powierzchni materiałów ogniotrwałych mogą nasilać erozję. Cegły ściany basenu na poziomie cieczy oraz spoiny murarskie ściany basenu znajdują się w miejscach narażonych na erozję płynem szklanym. Erozja spoin poziomych jest silniejsza niż spoin pionowych, dlatego wymagane jest, aby powierzchnia muru była gładka, spoiny murarskie małe, a cały bloczek wzniesiony.
Produkty spalania gazu węglowego i oleju ciężkiego (zawierające gazy korozyjne, takie jak SO2 i V2O5) oraz substancje lotne poszczególnych składników zestawu mogą również powodować korozję materiałów ogniotrwałych w przestrzeniach płomieniowych, małych piecach, komorach magazynowania ciepła i innych miejscach. W wysokich temperaturach różne materiały budulcowe pieca mogą wchodzić ze sobą w reakcję, powodując uszkodzenia. Na przykład 1600? W temperaturze 1650 stopni cegły gliniane i cegły krzemionkowe będą reagować gwałtownie, cegły o wysokiej zawartości tlenku glinu i cegły krzemionkowe będą reagować umiarkowanie, a cegły z korundu cyrkonowego i cegły krzemionkowe będą reagować gwałtownie, powodując poważne stopienie. Cegły cyrkonowo-korundowe topione reagują umiarkowanie z cegłami kwarcowymi i białymi kamieniami spienionymi, natomiast reagują w kontakcie z cegłami korundowymi. Dlatego cegły korundowe mogą być stosowane jako materiały przejściowe.
Kratownica zastosowana w komorze akumulacyjnej również ulega uszkodzeniu w wyniku działania atmosfery redoks. Mechanizm uszkodzenia wynika głównie z różnych stanów walencyjnych i stanów koordynacyjnych jonów o zmiennej wartościowości w stanach utlenienia i redukcji, co powoduje zmiany objętości, co skutkuje zmniejszeniem wytrzymałości i pękaniem produktu.
2. Wypal się
Pod działaniem wysokiej temperatury przez długi czas materiały ogniotrwałe mogą ulec uszkodzeniu w wyniku stopienia (znanego również jako płonący przepływ) lub zmiękczenia i odkształcenia. „Jeśli część pieca jest lokalnie przegrzana lub materiał ogniotrwały nie jest wystarczająco ogniotrwały, materiał ogniotrwały zostanie spalony i stopiony”. Czasami, jeśli odporność ogniowa jest kwalifikowana, ale temperatura mięknienia obciążenia jest niska, materiał ogniotrwały również mięknie i odkształca się podczas długotrwałego użytkowania, wpływając na stabilność i żywotność całego muru. Nasilenie utraty oparzenia zależy od temperatury i charakteru materiału ogniotrwałego. Małe łuki dziobowe pieca, małe nogi pieca, języki, łuki regeneratora, łuki topielnika i ściany oporowe są podatne na oparzenia.
3. Pęknięcia
Pękanie występuje głównie na etapie pieczenia. Podczas wypalania w piecu wewnątrz cegieł ogniotrwałych występuje pewna różnica temperatur, co powoduje odpowiednie naprężenia mechaniczne. Jeśli szybkość nagrzewania jest zbyt duża i przekracza dopuszczalną wytrzymałość materiału ogniotrwałego, pojawią się pęknięcia, a nawet rozbicie na fragmenty. Elektrycznie stapiane, silnie spieczone, gęste materiały ogniotrwałe * łatwo ulegają uszkodzeniu. Oprócz naprężeń spowodowanych różnicą temperatur, rozszerzanie się lub kurczenie spowodowane zmianą postaci krystalicznej materiałów ogniotrwałych również powoduje naprężenia. Gdy temperatura rośnie zbyt szybko, postać kryształu szybko się zmienia, a objętość zmienia się zbyt mocno, co powoduje nadmierne naprężenia i pękanie materiału ogniotrwałego. Dlatego podczas pieczenia należy podnieść temperaturę zgodnie z wcześniej ustaloną krzywą pieczenia. Po wypaleniu materiały ogniotrwałe są przez długi czas narażone na działanie wysokich temperatur, a wytrzymałość mechaniczna materiałów ogniotrwałych w tej temperaturze pracy jest znacznie niższa niż w temperaturze pokojowej. Jeśli obciążenie mechaniczne przyłożone do materiału ogniotrwałego jest zbyt duże, materiał ogniotrwały ulegnie odkształceniu nieelastycznemu (podobnemu do przepływu cieczy o dużej lepkości), co spowoduje uszkodzenie.
4. Nosić
Gdy ciecz szklana przepływa wzdłuż materiału ogniotrwałego, powoduje to kapanie wody przez kamień, szlifowanie materiału ogniotrwałego w rowki, co jest zużyciem mechanicznym. Główny obszar zużycia znajduje się na poziomie szkła. Ponadto jest to również widoczne w miejscach, w których przepływa krążący płyn, zwłaszcza tam, gdzie przepływ płynu jest turbulentny. Gdy poziom cieczy waha się i zmienia się przepływ cieczy (na przykład pod wpływem wahań temperatury), zużycie wzrasta.