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9. ガラス炉用耐火材料

フロートガラスを例にとると、ガラス製造における主要な熱処理設備は、フロートガラス溶解炉、フロートガラス錫浴、ガラス焼鈍炉の3つです。ガラス製造工程において、ガラス溶解炉は原料を溶融してガラス液にし、清澄化、均質化、成形に必要な温度まで冷却する役割を担います。錫浴はガラス成形の主要設備です。1050~1100℃のガラス液は流路から錫浴内の錫液面へと流れ込みます。錫浴表面でガラス液は平滑化・研磨され、機械的な引き抜き、サイドガード、サイドドローイングマシンによって制御され、必要な幅と厚さのガラスリボンが形成されます。そして、順方向工程で徐々に600℃まで冷却されると錫浴から排出されます。焼鈍炉の機能は、フロートガラスの残留応力と光学的不均一性を除去し、ガラスの内部構造を安定させることです。錫浴によって約600℃に加熱された連続ガラスリボンは、移行ローラーテーブルを通って焼鈍炉に入ります。これら3つの主要な熱処理装置はすべて耐火材料を必要とします。ガラス溶解炉の正常かつ安定した運転を確保するためには、様々な耐火材料による支持が不可欠です。以下に、ガラス溶解炉で一般的に使用される9種類の耐火材料とその特性を示します。

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ガラス窯用シリカレンガ:
主成分:二酸化ケイ素(SiO2)、含有量は94%以上が必要です。使用温度:最高使用温度は1600~1650℃です。特徴:酸性スラグ侵食に対する耐性は良好ですが、アルカリ性飛散物侵食に対する耐性は劣ります。主に大型アーチ、胸壁、小型炉の石積みに使用されます。

ガラス窯用耐火粘土レンガ:
主成分:Al2O3とSiO2、Al2O3含有量は30%~45%、SiO2含有量は51%~66%。使用温度:最高使用温度は1350~1500℃。特徴:耐火性、熱安定性、熱伝導率に優れた弱酸性耐火材です。主に、窯底部のレンガ積み、作業部および通路の窯壁、蓄熱室の壁、アーチ、下部格子レンガ、煙道などに使用されます。

ガラス窯用高アルミナレンガ:
主成分:SiO2とAl2O3ですが、Al2O3の含有量は46%以上である必要があります。動作温度:最大動作温度は1500~1650℃です。特徴:耐食性に優れ、酸性およびアルカリ性スラグの両方による腐食に耐えることができます。主に蓄熱室、作業プール、材料チャネル、フィーダーの耐火付属品として使用されます。

ムライトレンガ:
ムライトレンガの主成分はAl2O3で、その含有量は約75%です。主にムライト結晶で構成されているため、ムライトレンガと呼ばれています。密度は2.7~32g/cm3、開気孔率は1~12%、最高使用温度は1500~1700℃です。焼結ムライトは主に蓄熱室の壁の組積造に使用されます。溶融ムライトは主にプールの壁、観測孔、壁の控え壁などの組積造に使用されます。

溶融ジルコニウムコランダムレンガ:
溶融ジルコニウムコランダムレンガは、白鉄レンガとも呼ばれます。一般的に、溶融ジルコニウムコランダムレンガは、ジルコニウム含有量に応じて33%、36%、41%の3つのグレードに分けられます。ガラス産業で使用されるジルコニウムコランダムレンガは、50%~70%のAl2O3と20%~40%のZrO2を含みます。密度は3.4~4.0g/cm3、見かけの気孔率は1%~10%、最高使用温度は約1700℃です。ジルコニウム含有量33%および36%の溶融ジルコニウムコランダムレンガは、キルンプール壁、火炎空間胸壁、小型炉送風孔、小型炉平アーチ、小型炉煙突、舌状アーチなどの構築に使用されます。ジルコニウム含有量41%の溶融ジルコニウムコランダムレンガは、プール壁の角、流出口、その他ガラス液が耐火材を最も激しく侵食・腐食する箇所の構築に使用されます。この材料は、ガラス産業において最も広く使用されている溶融鋳造耐火材です。

溶融アルミナレンガ:
溶融アルミナは主に、92%~94%のAl2O3コランダム結晶相、密度2.9~3.05g/cm3、見かけ気孔率1%~10%、最高使用温度約1700℃からなる溶融α、βコランダム、および溶融βコランダム耐火レンガを指します。溶融アルミナはガラスの浸透に対する耐性に優れ、溶融ガラスをほとんど汚染しません。溶融ガラスと接触し、耐火物の汚染が不要なガラス溶解炉の作業部プール壁、プール底、流路、作業部材料流路プール壁、材料流路プール底などの部分に広く使用されています。

石英レンガ:
主成分はSiO2で、含有量は99%以上、密度は1.9~2g/cm3、耐火度は1650℃、使用温度は約1600℃、耐酸性があります。酸性ホウ素ガラス製のプール壁、火炎空間熱電対穴付きレンガなどの建設に使用されます。

アルカリ性耐火材料:
アルカリ耐火材料とは、主にマグネシアレンガ、アルミナマグネシアレンガ、マグネシアクロムレンガ、フォルステライトレンガを指します。その性能はアルカリ性物質の侵食に対する耐性であり、耐火度は1900~2000℃です。ガラス溶解炉の再生器上部壁、再生器アーチ、格子本体、小型炉部構造などに広く使用されています。

ガラス溶解炉用断熱レンガ:
ガラス溶解炉の放熱面積は大きく、熱効率は低い。エネルギーを節約し消費量を削減するためには、総合的な断熱のために大量の断熱材が必要となる。特に、プール壁、プール底、アーチ、再生器の壁、溶解部、作業部などは、放熱を低減するために断熱する必要がある。断熱レンガは気孔率が非常に大きく、重量が非常に軽く、密度は1.3g/cm3を超えない。空気の熱伝達性能は非常に悪いため、気孔率の大きい断熱レンガは断熱効果が高い。その熱伝導率は一般的な耐火材料の2~3分の1であるため、気孔率が大きいほど断熱効果が高くなる。断熱レンガには、粘土断熱レンガ、シリカ断熱レンガ、高アルミナ断熱レンガなど、さまざまな種類がある。

AZS砖
硅砖
浇注料
粘土砖
保温砖
アルカリ性耐火材
莫来石砖
硅線石砖

投稿日時:2025年4月25日
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