Am Beispiel von Floatglas sind die drei wichtigsten thermischen Anlagen zur Glasherstellung der Floatglasschmelzofen, das Floatglas-Zinnbad und der Glasglühofen. Bei der Glasherstellung schmilzt der Glasschmelzofen die Ausgangsstoffe zu einer Glasflüssigkeit, klärt, homogenisiert und kühlt diese auf die für die Formgebung erforderliche Temperatur ab. Das Zinnbad ist das wichtigste Gerät zur Glasformung. Die Glasflüssigkeit fließt mit einer Temperatur von 1050–1100 °C aus dem Fließkanal zur Oberfläche der Zinnflüssigkeit im Zinnbad. Die Glasflüssigkeit wird an der Oberfläche des Zinnbads geglättet und poliert und durch mechanisches Ziehen, Seitenschutzvorrichtungen und Seitenziehmaschinen kontrolliert, um ein Glasband der gewünschten Breite und Dicke zu bilden. Während des Vorwärtsprozesses kühlt es das Zinnbad allmählich auf 600 °C ab. Die Funktion des Glühofens besteht darin, Restspannungen und optische Inhomogenitäten im Floatglas zu beseitigen und die innere Struktur des Glases zu stabilisieren. Das durch das Zinnbad erhitzte Glasband mit einer Temperatur von ca. 600 °C gelangt über den Übergangsrollgang in den Glühofen. Alle drei wichtigen thermischen Anlagen benötigen feuerfeste Materialien. Um einen normalen und stabilen Betrieb des Glasschmelzofens zu gewährleisten, ist die Verwendung verschiedener feuerfester Materialien unerlässlich. Im Folgenden werden neun Arten feuerfester Materialien, die üblicherweise in Glasschmelzöfen verwendet werden, und ihre Eigenschaften aufgeführt:
Quarzsteine für Glasöfen:
Hauptbestandteil: Siliziumdioxid (SiO2), der Gehalt muss über 94 % liegen. Betriebstemperatur: Die höchste Betriebstemperatur liegt bei 1600–1650 °C. Eigenschaften: Gute Beständigkeit gegen saure Schlackenerosion, jedoch geringe Beständigkeit gegen alkalische Flugkorrosion. Wird hauptsächlich für Mauerwerk von großen Bögen, Brüstungsmauern und kleinen Öfen verwendet.
Schamottesteine für Glasöfen:
Hauptbestandteile: Al2O3 und SiO2. Der Al2O3-Gehalt liegt zwischen 30 % und 45 %, der SiO2-Gehalt zwischen 51 % und 66 %. Betriebstemperatur: Die höchste Betriebstemperatur liegt bei 1350–1500 °C. Eigenschaften: Es handelt sich um ein schwach saures Feuerfestmaterial mit guter Feuerfestigkeit, thermischer Stabilität und geringer Wärmeleitfähigkeit. Es wird hauptsächlich für das Mauerwerk des Ofenbeckenbodens, der Beckenwand des Arbeitsteils und des Durchgangs, der Wand, des Bogens, der unteren Ziegel und des Rauchabzugs des Wärmespeicherraums verwendet.
Hochtonerdehaltige Steine für Glasöfen:
Hauptbestandteile: SiO₂ und Al₂O₃, wobei der Al₂O₃-Gehalt über 46 % liegen sollte. Betriebstemperatur: Die maximale Betriebstemperatur beträgt 1500–1650 °C. Eigenschaften: Gute Korrosionsbeständigkeit, beständig gegen Korrosion durch saure und alkalische Schlacken. Wird hauptsächlich in Wärmespeichern sowie als feuerfestes Zubehör für Arbeitsbecken, Materialkanäle und Zuführungen verwendet.
Mullitsteine:
Der Hauptbestandteil von Mullitsteinen ist Al₂O₃ mit einem Gehalt von etwa 75 %. Da es sich hauptsächlich um Mullitkristalle handelt, werden sie Mullitsteine genannt. Die Dichte beträgt 2,7–3,2 g/cm³, die offene Porosität 1–12 % und die maximale Betriebstemperatur 1500–1700 °C. Gesinterter Mullit wird hauptsächlich für Mauerwerk von Wärmespeicherkammern verwendet. Schmelzmullit wird hauptsächlich für Mauerwerk von Beckenwänden, Beobachtungslöchern, Mauerpfeilern usw. verwendet.
Zirkonkorund-Schmelzsteine:
Geschmolzene Zirkonkorundsteine werden auch als Weißeisensteine bezeichnet. Geschmolzene Zirkonkorundsteine werden im Allgemeinen nach ihrem Zirkoniumgehalt in drei Qualitäten eingeteilt: 33 %, 36 % und 41 %. Die in der Glasindustrie verwendeten Zirkonkorundsteine enthalten 50–70 % Al2O3 und 20–40 % ZrO2. Die Dichte beträgt 3,4–4,0 g/cm3, die scheinbare Porosität 1–10 % und die maximale Betriebstemperatur ca. 1700 °C. Geschmolzene Zirkonkorundsteine mit einem Zirkoniumgehalt von 33 % und 36 % werden zum Bau von Ofenbeckenwänden, Flammenraumbrustwänden, kleinen Ofenexplosionslöchern, kleinen Ofenflachbögen, kleinen Ofenkaminen, Zungenbögen usw. verwendet. Geschmolzene Zirkonkorundsteine mit einem Zirkoniumgehalt von 41 % werden zum Bau von Beckenwandecken, Durchflusslöchern und anderen Teilen verwendet, an denen die Glasflüssigkeit die feuerfesten Materialien am stärksten erodiert und korrodiert. Dieses Material ist das am häufigsten verwendete geschmolzene feuerfeste Material in der Glasindustrie.
Schmelzkorundsteine:
Es handelt sich hauptsächlich um geschmolzene α-, β- und β-Korund-Feuerfeststeine, die hauptsächlich aus 92–94 % Al2O3-Korundkristallen bestehen, eine Dichte von 2,9–3,05 g/cm3, eine scheinbare Porosität von 1–10 % und eine maximale Betriebstemperatur von ca. 1700 °C aufweisen. Geschmolzene Korundsteine sind sehr beständig gegen Glaspermeation und verursachen nahezu keine Verschmutzung der Glasflüssigkeit. Sie werden häufig in Arbeitsbeckenwänden, Beckenböden, Fließkanälen, Arbeitsmaterialkanalwänden, Materialkanalböden und anderen Teilen von Glasschmelzöfen verwendet, die mit der Glasflüssigkeit in Berührung kommen und keine feuerfesten Verunreinigungen benötigen.
Quarzsteine:
Der Hauptbestandteil ist SiO2 mit einem Gehalt von über 99 %. Die Dichte beträgt 1,9–2 g/cm3, die Feuerfestigkeit beträgt 1650 °C, die Betriebstemperatur liegt bei ca. 1600 °C und die Säureerosionsbeständigkeit ist hoch. Es wird zum Bau von Beckenwänden aus saurem Borglas, Flammenraum-Thermoelement-Lochsteinen usw. verwendet.
Alkalische Feuerfestmaterialien:
Alkalische Feuerfestmaterialien umfassen hauptsächlich Magnesia-Steine, Aluminiumoxid-Magnesia-Steine, Magnesia-Chrom-Steine und Forsterit-Steine. Sie sind widerstandsfähig gegen die Erosion alkalischer Materialien und haben eine Feuerfestigkeit von 1900 bis 2000 °C. Sie werden häufig in der oberen Regeneratorwand von Glasschmelzöfen, im Regeneratorbogen, im Gitterkörper und in der Struktur kleiner Ofenteile verwendet.
Isoliersteine für Glasöfen:
Die Wärmeableitungsfläche eines Glasschmelzofens ist groß, der thermische Wirkungsgrad jedoch gering. Um Energie zu sparen und den Verbrauch zu senken, wird für eine umfassende Isolierung eine große Menge an Isoliermaterial benötigt. Insbesondere Beckenwände, Beckenboden, Gewölbe und Wände im Regenerator, Schmelzbereich und Arbeitsbereich sollten isoliert werden, um die Wärmeableitung zu reduzieren. Isoliersteine haben eine sehr große Porosität, sind sehr leicht und haben eine Dichte von maximal 1,3 g/cm³. Da die Wärmeübertragungsleistung von Luft sehr schlecht ist, haben Isoliersteine mit großer Porosität eine isolierende Wirkung. Ihre Wärmeleitfähigkeit ist zwei- bis dreimal niedriger als die von herkömmlichen feuerfesten Materialien. Je größer die Porosität, desto besser die Isolierwirkung. Es gibt viele verschiedene Arten von Isoliersteinen, darunter Ton-, Siliciumdioxid- und Aluminiumoxid-Isoliersteine.
Veröffentlichungszeit: 25. April 2025
