Оптимизация Содержания Щелочных Металлов в Электроплавленном AZS: Повышение Термостойкости

Электроплавленное AZS (алюмо-циркониево-силикатное) огнеупорное изделие играет ключевую роль в обеспечении стабильности и долговечности стекольных печей. Одной из главных технологических задач является снижение содержания щелочных оксидов (Na₂O и K₂O) в материале, поскольку эти примеси негативно влияют на структуру стекловатого фазы и ухудшают термостойкость изделий, особенно в условиях резких температурных перепадов.

Современные методы производства: от сырья до контроля охлаждения

Процесс производства электроплавленного AZS начинается с тщательного отбора высокочистых исходных материалов. Использование сырья с чистотой свыше 99.9% позволяет минимизировать количество нежелательных щелочных примесей в конечном продукте. При этом научно обоснованное соотношение компонентов обеспечивает оптимальную кристаллическую структуру шпинели и корунда, необходимых для механической прочности и химической стабильности.

Следующий этап – плавление в электрических печах при температуре порядка 1800–1900°C, что способствует растворению оксидов и обеспечивает равномерный состав расплава. Специализированные технологии жидкого литья с чётким контролем параметров температуры и атмосферы плавки позволяют снизить растворение щелочных оксидов в стекловатом фазе. Ключевой момент – обеспечение восстановительной или инертной атмосферы, препятствующей образованию Na₂O и K₂O.

После отливки важна стадия контролируемого охлаждения. Быстрое охлаждение способствует формированию более устойчивой стекловатой структуры, уменьшая встраивание щелочных оксидов. Оптимальное температурное понижение — 10–15°C/мин — достигает необходимого баланса между прочностью и снижением внутренних напряжений, что существенно повышает устойчивость материала к термическим ударам.

Механизм снижения щелочных оксидов и влияние на свойства AZS

Щелочные оксиды Na₂O и K₂O в структуре AZS выступают как флюсирующие агенты, способствующие формированию более нежного или пористого стекловатого слоя, что снижает сопротивляемость термическим перепадам.

Управляя процессом плавления и контролем донного режима окисления, удаётся достичь концентрации щелочных оксидов ниже 0.15% в конечных изделиях — уровень, признанный оптимальным для работы в современных стекловаренных агрегатах. Это напрямую отражается на увеличении числа циклов термошоковой стойкости на 20–35%, что подтверждено внутренними испытаниями с рефрактерными материалами различных поставщиков.

Практические рекомендации для инженеров и закупщиков

На основании более чем тридцатилетней производственной практики рекомендуется:

• Заказывать сырьё с документально подтверждённым сниженным содержанием щелочных металлов и просить лабораторную сертификацию.
• Требовать применить технологию контролируемой атмосферы при плавлении, оптимально – аргоновую или вакуумную среду.
• Обеспечивать строгое соблюдение температурного режима плавления и охлаждения, исключая резкие перепады.
• В случае проблем с термошоком использовать рецептуры с дополнительным увеличением твердой фазы шпинели до 45-50%.

Соблюдение этих рекомендаций повышает стабильность эксплуатации стекольных печей, снижая внеплановые ремонты и увеличивая срок службы огнеупоров.