Высокопрочный, износостойкий огнеупорный материал на основе глины для литья, предназначенный для стеклодувных печей; высокотемпературный монолитный огнеупорный материал. 2026-05 2 13540678433

Обзор высокопрочных, износостойких литых материалов на основе глины для стеклодувных печей

В современной стекольной промышленности печь, как ключевой элемент оборудования, напрямую влияет на производственные затраты и качество продукции из-за своей эксплуатационной эффективности и срока службы. По мере развития процессов производства стекла в направлении повышения чистоты, увеличения производительности и увеличения производственных циклов, требования к эксплуатационным характеристикам футеровочных материалов печей становятся все более жесткими. Высокопрочные, износостойкие литые материалы на основе глины, как типичные высокотемпературные монолитные огнеупоры, стали идеальным выбором для ключевых зон стеклодувных печей, таких как зона расплавленного металла, арка и регенератор, благодаря своей превосходной термической стабильности, термостойкости и механической прочности. В этих материалах в качестве заполнителя используется высококачественный глиняный клинкер в сочетании с эффективными связующими и функциональными добавками, и они отливаются на месте. Они обладают хорошей конструктивной адаптивностью и общей структурной целостностью, эффективно противостоя эрозии и механическому истиранию высокотемпературного расплавленного стекла.

Принципы состава и рецептуры материалов

Основными компонентами высокопрочных, износостойких глиняных литьевых смесей являются высокоглиноземистый глиняный клинкер, микропорошок оксида алюминия, микропорошок диоксида кремния, ультрадисперсный порошок и различные добавки. Глиняный клинкер, как основной заполнитель, обладает высокой огнеупорностью и хорошей химической стабильностью. Распределение частиц по размерам было научно оптимизировано для достижения плотной упаковки, уменьшения пористости и повышения общей прочности. Добавление микропорошка оксида алюминия и микропорошка диоксида кремния не только способствует повышению плотности матрицы, но и образует муллитовую фазу при высоких температурах, повышая высокотемпературную прочность материала и сопротивление ползучести.

В качестве связующего вещества в основном используются цемент на основе алюмината кальция или фосфатные системы в сочетании с диспергаторами, замедлителями и другими добавками для обеспечения хорошей текучести и прокачиваемости литьевого материала во время строительства, а также для контроля времени схватывания и предотвращения преждевременного растрескивания. Кроме того, введение соответствующего количества упрочняющих волокон (таких как волокна ПВА или волокна диоксида циркония) может значительно улучшить термостойкость материала, предотвращая отслаивание и разрушение, вызванные резкими перепадами температуры.

Высокотемпературная стойкость и термическая стабильность

Рабочая температура стеклопечей обычно составляет от 1400℃ до 1600℃, особенно в зоне плавления и горячих точках, где локальные температуры могут кратковременно превышать 1700℃. Высокопрочные, износостойкие литьевые материалы на основе глины демонстрируют превосходную термическую стабильность в условиях длительной работы при высоких температурах.

Их огнеупорность может достигать более 1700℃, и они сохраняют стабильное объемное состояние в условиях высоких температур, демонстрируя низкий коэффициент расширения и меньшую склонность к термическому растрескиванию. После выдержки при 1500℃ в течение 24 часов линейная усадка составляет менее ±0,5%, что значительно превосходит показатели традиционных огнеупорных кирпичных конструкций. Эта превосходная термическая стабильность обусловлена ??стабильной кристаллической фазовой сеткой, образующейся внутри материала, особенно сосуществованием фаз муллита и корунда, что эффективно подавляет рост зерен и структурное размягчение при высоких температурах. Одновременно с этим при высоких температурах на поверхности материала образуется плотный стекловидный защитный слой, который дополнительно замедляет проникновение расплавленного материала и продлевает срок службы.

Высокая прочность и износостойкость, эксплуатационные характеристики

В процессе плавления стекла расплавленное стекло оказывает сильное абразивное и эрозионное воздействие на футеровку печи, особенно в таких местах, как каналы подачи, загрузочные отверстия и каналы охлаждения, где износ особенно силен. Высокопрочные, износостойкие литьевые материалы на основе глины обеспечивают синергетическое улучшение как прочности, так и износостойкости за счет оптимизированного распределения частиц по размерам и структуры матрицы. Их прочность на сжатие при комнатной температуре может достигать 80–120 МПа, а прочность на изгиб при высокой температуре (1300℃) остается на уровне 15–20 МПа, что значительно превосходит показатели обычных огнеупорных материалов.

В экспериментах по имитации очистки расплавленным стеклом после 500 часов непрерывной очистки потеря материала составила всего 0,3–0,6 г/см2, что демонстрирует превосходную износостойкость. Кроме того, этот материал обладает высокой твердостью поверхности, с твердостью по шкале Мооса более 6,5, эффективно противостоя царапинам и ударам твердых частиц, обеспечивая структурную целостность и герметичность печи в течение длительной эксплуатации.

Преимущества простоты строительства и применения на месте

Как неформованный огнеупорный материал, наибольшее преимущество высокопрочного износостойкого литьевого материала на основе глины заключается в гибкости метода строительства. Не требуются сборные блоки; его можно непосредственно смешивать, заливать и вибрировать на месте, что делает его подходящим для заполнения и ремонта сложных нерегулярных конструкций. Процесс строительства не ограничен формой, что позволяет создавать бесшовные соединения и избегать рисков концентрации термических напряжений и протечек, связанных с традиционными кирпичными швами. Начальное время схватывания контролируемо и обычно составляет 1-2 часа, а окончательное время схватывания не превышает 6 часов, что облегчает поэтапное строительство и планирование графика работ. В реальных проектах точная форма может быть достигнута за счет предварительно заложенных анкеров и использования опалубочных опор. Одновременно этот материал обладает превосходными самовыравнивающимися свойствами, автоматически заполняя зазоры при соответствующих условиях вибрации, что снижает необходимость ручного вмешательства и ошибок при строительстве. При ремонте старых печей его способность к быстрому строительству может значительно сократить время простоя и повысить экономическую выгоду для предприятий.

Экологические показатели и соображения устойчивого развития

В условиях ужесточения национальных норм в отношении промышленных выбросов и использования ресурсов, экологизация огнеупорных материалов стала важным направлением развития отрасли. Высокопрочные, износостойкие литьевые материалы на основе глины отдают приоритет низкому уровню загрязнения и низкому энергопотреблению при выборе сырья, в основном используя природную глинистую руду, обожженную при низких температурах. По сравнению с высокоглиноземистыми или магнезиальными материалами, они имеют более низкие выбросы углерода.

Типичные примеры применения и отзывы рынка

На многих крупных предприятиях по производству стекла в Китае высокопрочные износостойкие литейные смеси на основе глины успешно применяются для ключевых частей печей для производства листового стекла, таких как боковые стенки расплавленного бассейна, арка и канал подачи. На линии по производству листового стекла мощностью 900 тонн в год в ходе проекта реконструкции была заменена первоначальная конструкция из высокоглиноземистого кирпича этим материалом.

Тенденции будущего развития и направления технологических инноваций

В условиях спроса на более высокоэффективные огнеупорные материалы для печей для высококачественных изделий из стекла, высокопрочные износостойкие литейные смеси на основе глины постоянно развиваются в направлении высокоэффективных, интеллектуальных и композитных материалов.