Refrakter Kaynaklı Cam Hatalarının Fırın İçerisindeki Oluşum Yerlerinin Tespiti

Abstract

Cam hataları harmanın hazırlanıp beslenmesinden, camın fırın içinde erimesi, afinasyonu, ve tavlamasına kadar geçen her aşamada meydana gelebilirler. Cam hataları genel olarak dört gruba ayrılabilirler. 1. Damar: Homojenite yetersizliği nedeniyle ortaya çıkan camsı hatalar 2. Düğme: Erime yetersizliği ve cam refrakter reaksiyonlarından dolayı oluşan hatalar 3. Devitrifikasyon: Camın devitrifikasyonu nedeniyle oluşan hatalar 4. Habbe: Erime süreci ve sonrasında ortaya çıkan gaz içerikli hatalar Fırın refrakterleri, üretim süresince çözünme özelliği düşük olan harman malzemeleri gibi davranırlar. Bir başka deyişle, cam eritildiği sürece, refrakterler belirli oranlarda aşınmaya ve çözünmeye maruz kalırlar. Fırın refrakterleri yüksek sıcaklıklarda fırın atmosferindeki gazlardan, harmandan kaynaklanan tozdan, cam ile temasta meydana gelen gelişmelerden ve camın yüzeyindeki reaksiyonlardan (bor ve alkali buharlaşması) etkilenerek camsı hataya yol açmaktadırlar. Bu çalışmada; cam fırınında refrakterlerin korozyonu ve aşınımı nedeniyle cam içerisinde meydana gelen yüksek Al2O3 ve ZrO2 içerikli düğme oluşumlarının yoğunlukları ve cam içerisindeki davranışları incelenmiştir. Bu çalışmanın amacı, • Refrakter kaynaklı cam hatalarının sıklıkla görülen kompozisyonlarını saptamak ve • Bu hataların yoğunluklarını cam yoğunluğu ile karşılaştırarak cam fırını içerisindeki oluşum yerini tespit etmektir. Bu çalışmada ilk olarak mevcut Türkiye Şişe ve Cam Fabrikaları A.Ş.’ye ait bir fırın pilot olarak seçilmiş ve bu fırında yaklaşık son 10 yılda sıklıkla rastlanan refrakter kaynaklı hataların kompozisyonları taranmıştır. Deneysel çalışmalar tespit edilen bu kompozisyonları geleneksel cam ergitme teknikleri ile oluşturulmasıyla başlamıştır. Ergitilen bu cam hatası kompozisyonlarının yoğunlukları mevcut cam yoğunluğu ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmada, Archimedes buoyancy metotu esas alınmış daha sonrasında örnek sayısını artırmak için modelleme çalışmasının teorik programı kullanılarak teorik yoğunluklar bulunmuştur. Bu çalışmanın sonrasında bu hataların cam içerisinde davranışını incelemek üzere aynı boyutlarda CoO ile renklendirilmiş cam hatası cam yüzeyine bırakılarak 1250, 1350 ve 1450 oC sıcaklıklarda ve 15, 30, 45 ve 60 dakika sürelerdeki davranışı incelenmiştir. Yapılan deneysel çalışmanın sonucunda, ilk olarak geleneksel yöntemle ergitilen cam hatası kompozisyonu yoğunluklarının mevcut cam yoğunluğundan düşük olduğu tespit edilmiştir. Teorik olarak hesaplanan çok sayıda cam hatası numunesinin de yine aynı şekilde genel olarak yoğunlukları düşük bulunmuştur. Yapılan ikinci çalışmada ise cam yüzeyine bırakılan cam hatalarının değişen süre ve zamanlarda görsel olarak kayda değer bir değişime uğramadığı ve cam yüzeyinde kaldığı ancak artan sıcaklıkla birlikte bir miktar cam tabanına doğru yol aldığı gözlenmiştir. Sonuç olarak refrakter kökenli üst yapı akıntılarından kaynaklanan camsı hataların cam içerisindeki oluşum yerlerinin fırındaki yüksek sıcaklıkta ergitilmiş halde bulunan cam hamurunun üst yüzeyinde olabileceği düşünülmektedir.

Glass defects can be observed in all steps of the production process including preparation and feeding of the batch, glass melting, fining and annealing. Generally, glass defects can be seperated in four groups 1. Cords: Glassy defects caused by inhomogenities. 2. Knots: Defects caused by insufficient melting and reactions between glass and refractories. 3. Devitrification: Defects caused by devitrification of the glass 4. Bubbles: Defects caused by fining process. Refractories act as a blend which has a slow melting properties during production process. In another words, refractories are exposed to erosion and dissolution during glass melting. Refractories cause glassy defects because of the atmosphere gases of the owen, dust caused by blend and reactions on the glass surface (boron and evaporation of the alkali metals) In this study; densities and behaviors of glass defects (knots) with high content of Al2O3 and ZrO2 caused by erosion and corrosion of the furnace refractories were investigated. The aim of the study was, • to determine the composition of the frequent glass defects due to refractory corrosions and • to compare the densities of the determined glass defects with the glass density and to detect the location of the defects in the furnace In this study, firstly a furnace was selected as a referans from the company of Türkiye Şişe ve Cam Fabrikaları A.Ş. and the compositions of the glass defects seen frequently in this furnace were determined. Experimental studies were taken up when these determined compositions were melted with traditional melting techniques. Melted glass defects’ densities were compared with the normal glass density at room temperature. In this comparison, Archimedes method was applied and then a mathematical model of the glass density programme was used to increase the number of the samples. After this study, to observe the behaviour of these defects in glass melt, the same sizes of the defects were coloured by CoO left on the glass at temperatures of 1250,1350 and 1450 oC and for 15,30,45 and 60 minutes. From the experimental studies, firstly it was observed that the densities of traditional melted defects are lower than the density of glass itself. In addition, it was found that the theoretical defect densities are mostly the same as the experimental ones, Secondly, there is no obvious differences between the defects to be left on the glass treated at varying temperatures and durations and it is shown that they are remained on the surface of the glass. On the other hand, defects moved to the bottom of the glass when the temperature was further increased. In conclusion, glassy defects caused by superstructures of refractories are considered to be on the surface of the glass melt.