Cam Fırınlarına Yönelik Zirkonya Mullit Esaslı Dökülebilir Refrakter Betonların İncelenmesi

Abstract

Zirkonyanın cüruf korozyonuna karşı olan yüksek direnci ve yüksek termal şok direnci bu malzemeyi cam fırınlarında yaygın olarak kullanılmasına olanak sağlamaktadır. Farklı türlerde zirkonya esaslı refrakterler cam fırınlarının farklı bölümleri için kullanılmaktadır. Cam ergitme taban bloklarında ergimiş (fused) alümina-zirkonya refrakterler kullanılmakta, fırın üst yapılarında ise alümina-mullit-zirkon refrakterler ve zirkon harçlar da kullanılmaktadır. Bu çalışmada, cam fırının alkali buharlar ve termal etkilere maruz kalan fırın çatısı için zirkonya-mullit esaslı dökülebilir refrakterler incelenmiştir. 2 farklı agrega (tabular alümina ve kalsine boksit), değişik oranlarda zirkonya-mullit içeren 5 farklı kompozisyonda deneysel çalışmalar yapılmıştır. 4 farklı sinterleme rejimi incelenmiştir. Bu rejimlerde 5 farklı kompozisyondaki numune grupları sinterlenmiştir. Sinterlenen numuneler soğukta basma dayanımı, porozite, yoğunluk, su emme testlerine tabi tutulmuşlardır. Bu testlerin ardından en üstün sonucu 16000C de 2 saat sinterlenmiş olan numuneler verdiği görülmüştür. Numunelerin ayrıca SEM ve EDS analizleri yapılmıştır. Daha sonra termal şok ve korozyon testleri önceden 16000C de 2 saat sinterlenmiş olan numunelere (en yüksek soğukta basma dayanımını verdiğinden dolayı) uygulanmıştır. Termal şok testi sonrası ayrıca numunelere soğukta basma testi uygulanarak ilk soğukta basma dayanımına göre soğukta basma dayanımı kaybı yüzde olarak hesaplanmıştır. Ayrıca termal şoka maruz kalan numunelere porozite, yoğunluk, su emme testleri yapılarak termal şokun bu özellikler üzerine yaptığı etkiler incelenmiştir. Korozyon testinde ise cam cürufa 12000C de 48 saat maruz kalan numunelerin cüruf penetrasyon derinlikleri hesaplanmış, korozyon yüzeyi optik mikroskop ve SEM ile görüntülenmiş, korozyon yüzeyine EDS analizleri ve çizgisel (line scan) ve haritalama (mapping) analizleri yapılmıştır.

High slag corrosion resistance and termal shock resistance enable zirconia to have a widespread usage for glass melting furnaces. Different types of zirconia based refractories are used in different part of glass furnaces nowadays.Fused alumina-zirconia is used at bottom blocks of melting zone, alumina-mullite-zirconia and zircon castables are used at higher parts of the furnace. In the present work, zirconia-mullite containing castables for glass furnace crown which is exposed to alkali vapors and thermal effects. In this study, 2 different aggregates (tabular alumina, calcined bauxite) and samples with 5 different compositions were used. 4 different sintering types were done to 5 samples which are in different compositions. After sintering porosity, density, water absorption and cold crushing tests were done to samples. After these tests the best results were taken from the samples which sintered at 16000C for 2 hours. Also SEM and EDS analyses were done to samples. After that corrosion and thermal shock tests are done to samples only which were sintered 16000C for 2 hours because of the highest cold crushing strength we got before for that sintering type. After thermal shock test, cold crushing strength test was applied to samples to get the cold crushing loss percentage. Moreover porosity, density, water absorption tests were applied to samples in order to investigate the effect of thermal shock to those properties. After corrosion test, the surface of samples which were exposed to glass slag for 48 hours, were investigated at SEM and optic microscopes. Slag penetration depth of every sample was calculated. Also EDS, line scan and mapping analyses were applied to corrosion surfaces.