Jaké jsou hlavní aspekty škod způsobených žáruvzdornými materiály používanými ve sklářských pecích

1. Eroze
Prášek, tekuté sklo a plyny z plamene v peci mohou při vysokých teplotách korodovat žáruvzdorné materiály.
Erozní účinek prášku na žáruvzdorný materiál se projevuje hlavně v erozi žáruvzdorného materiálu alkalickými parami odpařenými práškem při vysoké teplotě, jako je eroze povrchu křemičité cihly, "krysí díra" uvnitř a antinefelinizační účinek v kostkované cihle. Kromě toho se polétavý popílek z ultrajemného prášku v prášku hromadí v mřížkovém tělese komory pro akumulaci tepla, vytváří nádory a blokuje otvory mřížky. Ve vážných případech se mřížkové cihly mohou zhroutit a poškodit, což si vynutí tepelné opravy. Efekt eroze se zvyšuje s rostoucí teplotou a teplota tání se zvyšuje o 50? 60 stupňů zkrátí životnost asi o jeden rok. Části, jako je přední stěna, plnicí otvor, přední prostor tavicí sekce, stěna bazénu, malá pec a horní mřížka regenerátoru, mohou být zkorodovány práškem.
Korozivní účinek kapalného skla na žáruvzdorné materiály je mnohem menší než účinek prášku a fázová reakce mezi kapalným sklem a mezivrstvou žáruvzdorných materiálů je složitá. Skelná kapalina nejprve rozpustí volný Si02 v žáruvzdorném materiálu. Rychlost rozpouštění mullitu je relativně malá a hromadí se na rozhraní mezi skleněnou kapalinou a žáruvzdornými materiály. Malý krystalický mullit se sice rozpouští, ale velký krystalický mullit během používání dokonce přibývá. Poté, co je žáruvzdorný materiál erodován, se k roztavené látce, která je s ním v kontaktu, přidávají Si02 a Al2O3. Roztavená látka bude difundovat do zbytku skleněné kapaliny. Během difúzního procesu se mění složení roztavené látky, přibývá SiO2 a alkalického louhu a na rozhraní dochází ke změně - Vlivem agregačního účinku krystalů Al2O3 dochází na styčné ploše mezi žáruvzdorným a tekutým sklem nejprve vrstva mullitu, následovaná vrstvou mullitu - Na vrstvu Al2O3 navazuje nekorodující žáruvzdorný materiál. Po rozpuštění žáruvzdorného materiálu se zvyšuje viskozita skleněné kapaliny, což podporuje tvorbu obtížněji pohyblivé ochranné vrstvy na povrchu žáruvzdorného materiálu, což snižuje účinek pokračující eroze.
Korozní účinek skleněné kapaliny na žáruvzdorné materiály závisí na jejích fyzikálních vlastnostech, jako je viskozita a povrchové napětí. Skelná kapalina s nízkou viskozitou a nízkým povrchovým napětím snadno nasákne žáruvzdorný materiál a absorbuje ho z jeho povrchových pórů, což způsobí silnou erozi celého žáruvzdorného materiálu. Vysoce alkalické sklo má nižší viskozitu a borosilikátové sklo má nízké povrchové napětí, takže jejich korozivní působení je intenzivní. Zvýšení teploty tavení sníží viskozitu a povrchové napětí roztaveného skla, čímž se urychlí erozní efekt. Tekuté sklo obsahující kyselinu boritou, kyselinu fosforečnou, fluor, hliník a sloučeniny barya má silný korozní účinek na žáruvzdorné materiály. Silná konvekce tekutého skla a nestabilní povrch kapaliny smývá ochrannou vrstvu a urychluje korozi. U samotných žáruvzdorných materiálů souvisí stupeň koroze především s jejich chemickým složením, minerálním složením a strukturním stavem. Nerovnosti a praskliny na povrchu žáruvzdorných materiálů mohou zhoršit erozi. Cihly stěny bazénu na úrovni kapaliny a spáry zdiva cihel bazénové stěny jsou umístěny v místech náchylných k erozi skelnou kapalinou. Eroze vodorovných spár je závažnější než eroze svislých spár, proto je nutné, aby povrch zdiva byl hladký, spáry zdiva malé a celý blok by měl být postaven.
Produkty spalování uhelného plynu a těžkého oleje (obsahující korozivní plyny jako so2 a V2O5) a těkavé látky jednotlivých složek vsázky mohou korodovat také žáruvzdorné materiály v plamenech, malých pecích, tepelných skladovacích komorách a dalších místech. Při vysokých teplotách mohou různé stavební materiály pece vzájemně reagovat a způsobit poškození. Například 1600? Při 1650 stupních budou hliněné cihly a křemičité cihly reagovat prudce, cihly s vysokým obsahem oxidu hlinitého a cihly z oxidu křemičitého budou reagovat mírně a cihly z taveného zirkonového korundu a křemičité cihly budou reagovat prudce, což má za následek vážné společné tavení. Cihly z taveného zirkonkorundu reagují středně s křemennými cihlami a bílými pěnovými kameny, zatímco reagují ve styku s korundovými cihlami. Proto lze jako přechodové materiály použít korundové cihly.
Působením redox atmosféry je poškozena i mřížka použitá v akumulační komoře. Mechanismus poškození je způsoben především různými valenčními stavy a koordinačními stavy proměnných valenčních iontů v oxidačních a redukčních stavech, což má za následek objemové změny vedoucí ke snížení pevnosti a praskání produktu.
2. Vyhořet
Při dlouhodobém působení vysoké teploty mohou být žáruvzdorné materiály poškozeny tavením (také známým jako tok hoření) nebo měknutím a deformací. "Pokud se část pece lokálně přehřeje nebo žáruvzdorný materiál není dostatečně žáruvzdorný, žáruvzdorný materiál se spálí a roztaví.". Někdy, pokud je požární odolnost kvalifikovaná, ale teplota měknutí zatížení je nízká, žáruvzdorný materiál při dlouhodobém používání také změkne a deformuje se, což ovlivní stabilitu a životnost celého zdiva. Závažnost ztráty hořením závisí na teplotě a povaze žáruvzdorného materiálu. Malé oblouky hubice pece, malé nohy pece, jazýčky, oblouky regenerátoru, oblouky taviče a přední stěny jsou náchylné k popálení.
3. Poškození trhlinami
K praskání dochází hlavně během fáze pečení. Během vypalování v peci dochází uvnitř žáruvzdorných cihel k určitému teplotnímu rozdílu, což má za následek odpovídající mechanické namáhání. Pokud je rychlost ohřevu příliš vysoká a překračuje přípustnou konečnou pevnost žáruvzdorného materiálu, objeví se trhliny, dokonce se rozbijí na úlomky. Elektricky tavené, vysoce slinuté, husté žáruvzdorné materiály * se snadno poškodí. Kromě napětí způsobeného teplotním rozdílem vyvolává napětí také rozpínání nebo smršťování způsobené změnou krystalické formy žáruvzdorných materiálů. Když teplota stoupá příliš rychle, krystalická forma se rychle mění a objem se příliš mění, což má za následek nadměrné pnutí a praskání žáruvzdorného materiálu. Proto je třeba během pečení zvyšovat teplotu podle předem stanovené křivky pečení. Po vypálení jsou žáruvzdorné materiály dlouhodobě vystaveny vysokým teplotám a mechanická pevnost žáruvzdorných materiálů při této provozní teplotě je mnohem nižší než při pokojové teplotě. Pokud je mechanické zatížení působící na žáruvzdorný materiál příliš velké, žáruvzdorný materiál podstoupí nepružnou deformaci (podobně jako proudění vysoce viskózních kapalin), což má za následek poškození.
4. Nosit
Když skelná kapalina proudí podél žáruvzdorného materiálu, má za následek odkapávání vody skrz kámen, čímž se žáruvzdorný materiál rozmělňuje do drážek, což je mechanické opotřebení. Hlavní oblast opotřebení je na úrovni skla. Kromě toho je to také patrné v místech, kde proudí cirkulující tekutina, zejména tam, kde je proudění tekutiny turbulentní. Když hladina kapaliny kolísá a průtok kapaliny se mění (jako je ovlivněn kolísáním teploty), zvyšuje se opotřebení.