DSpace :: Browsing by Author "Dunkl, Michael"

Browsing by Author "Dunkl, Michael"

Now showing 1 - 11 of 11

Bestimmung der Korrosionsrate feuerfester Baustoffe durch Glasschmelzen bei freier laminarer Dichte- und Grenzflächenkonvektion unter besonderer Berücksichtigung von Gefügeeinflüssen
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1985) Dunkl, Michael; Brückner, Rolf
Frühere Untersuchungen über die Korrosionsgeschwindigkeit unter der Wirkung der Dichtekonvektion werden um Ergebnisse an einem schmelzgegossenen Korundstein (SKS) mit unterschiedlichem Gefüge und an einem isostatisch gepreißten Korundstein in einer Hohlglasschmelze bei 1500 °C erweitert und die Darstellung der örtlichen Korrosionsrate als Funktion der Lautlänge y auf ∞ (y^-1/4 auf 0) extrapoliert. Abweichungen von dieser Darstellungsweise sind auf den Einfluß des Gefüges zurückzuführen und werden diskutiert. Der Einfluß des Gefüges auf die Korrosion unter der Wirkung der Grenzflächenkonvektion wird ebenfalls untersucht und diskudert, wobei der A-/β-Al2Ο3-Anteil, Korngrößen, Poren, Blasenfreisetzung und ihre Wirkung, Schmelzphasenanteil in den jeweiligen feuerfesten Materialien von Bedeutung sind. Am Beispiel der Korrosion eines schmelzgegossenen Korund-Zirkonoxidsteines mit 33 % ZrO2 (ZAC 33) werden Anlaufeffekte, die zu einer anfänglich reduzierten Korrosion führen, näher untersucht und diskutiert.
Bestimmung der Korrosionsrate von feuerfesten Baustoffen durch Glasschmelzen bei freier laminarer Dichte - und Grenzflächenkonvektion
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1980) Dunkl, Michael; Brückner, Rolf
Die Korrosionsversuche wurden entsprechend den Bedingungen in der Praxis an senkrecht angeordneten Plättchen bei Temperaturen von 1400 und 1500 °C durchgeführt. Die Ergebnisse bestätigen die theoretisch zugrunde gelegten Beziehungen. Das Korrosionsverhalten verschiedener feuerfester Steinsorten in einer Hohlglasschmelze wird quantitativ erfaßt und die Ergebnisse miteinander verglichen. Zur exakten Auswertung und beim quantitativen Vergleich der unterschiedlichen feuerfesten Steinsorten muß der zu Beginn der Korrosion auftretende verfälschende Einfluß gewisser „Anlaufvorgänge" berücksichtigt werden. Diese Anlaufeffekte bestehen darin, daß sie eine erhöhte oder verringerte Korrosionsrate gegenüber der Korrosionsrate im Dauerbetrieb bzw. nach hinreichend langer Korrosionszeit aufweisen. Die Ursachen dieser Anlaufvorgänge liegen einerseits darin, daß die Glasschmelze von außen in einen feuerfesten Stein eindringt (erhöhte Anfangskorrosionsrate), andererseits darin, daß die Schmelzphase eines feuerfesten Steines austritt und korrosionshemmend gegenüber der von außen angreifenden Glasschmelze wirkt (verringerte Anfangskorrosionsrate). Ein weiterer Einfluß des Gefüges von feuerfesten Steinen bei der Korrosion durch Glasschmelzen wird aufgezeigt. Determination of corrosion rates of refractory materials by glass melts in free laminar density and surface tension driven convection Corrosion tests were made with vertical plates at 1400 and 1500 °C under conditions corresponding to those found in practice. The results confirmed the theoretically based relationships. The corrosion behaviour of various kinds of refractory in a container glass melt was established quantitatively and the results were compared with each other. For exact evaluation and quantitative comparison of different refractories an initial misleading transient process must be taken into account. This initial transient effect may give either an increased or a reduced rate of corrosion compared with that obtained under steady state conditions or experiments continued for a sufficient time. The initial transient effect may be involved by the penetration of the glass melt into the refractory (accelerated corrosion) or exudation of the liquid phase of the refractory which forms a protective layer against the attack by the more aggressive melt (reduced corrosion). Another effect of the texture of the refractory on corrosion by glass melts is also demonstrated. Détermination de la vitesse de corrosion des matériaux réfractaires par les fontes de verre par convection laminaire libre due à des gradients de densité et à l'interface Les essais de corrosion ont été effectués entre 1400 et 1500 °C sur des plaquettes disposées verticalement simulant les conditions réelles d'emploi. Les résultats confirment les calculs théoriques. Le comportement vis-à-vis de la corrosion de différentes sortes de briques réfractaires dans une fonte de verre creux a pu être caractérisé quantitativement et les résultats ont été comparés. Pour évaluer de façon exacte et pour pouvoir comparer quantitativement les differentes sortes de briques réfractaires, il faut tenir compte de l'influence trompeuse de certains processus initiaux de l'attaque. Ces effects initiaux se traduisent par un accroissement ou une diminution de la vitesse de la corrosion par rapport à celle observée au cours du temps ou pour une durée suffisamment longue. Les causes en sont d'une part la pénétration des réfractaires par la fonte, ce qui élève la vitesse au début de la corrosion et, d'autre part, l'exsudation de la phase vitreuse du réfractaire qui protège ce dernier de l'attaque par la fonte, ce qui diminue la vitesse au début de la corrosion. En outre, une influence de la texture des réfractaires sur la corrosion par les fontes est montrée.
Corrosion of refractory material under the action of forced convection flow by means of the rotating cylinder face area at 1500 °C
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1987) Dunkl, Michael; Brückner, Rolf
The corrosion rates of various refractory materials in a container glass melt (sodium-calcium silicate basis) were determined quantitatively under the action of forced convection flow by means of the rotating cylinder face area at 1500 °C as compared with those at 1400 °C. The applied method not only gives a good comparison between the various types of bricks, but it also elucidates the influence of microstructure and of occasionally occuring crystalline or textural alterations during corrosion, which possibly can be detected only in experiments of extended duration. Present and earlier results on corrosion rates under the action of forced convection flow will be compared with those obtained from the same refractories under the action of free density and interfacial convection flows at 1400 and 1500 °C, which yield a very different dependence on temperature for the three convection flow types. The interfacial convection-driven corrosion shows the largest temperature dependence. Very critical are swelling effects, which sometimes can be observed only in separate long-time investigations.
Corrosion of refractory materials by a container glass melt under the influence of various convection flows Comparison between theory and experiment
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1989) Dunkl, Michael; Brückner, Rolf
Corrosion measurements on various refractory materials in a container glass melt under the action of three types of convection flow which were reported during the last few years will be discussed under fundamental aspects and a comparison between theory and experiment will be given. For that reason all relevant physical and chemical properties of the xystems refractories-glass melt are reported. This allows to calculate the most complex property in those systems: the effective diffusion coefficient, Deff. The main results are: first, Deff is independent of the type of the three convection flows (forced, density and interfacial convection flow) indicating good agreement between theory and experiment. Second, Deff depends on the type of refractory materials: those which contain barriers for diffusion and solubility (sieve-structure of baddeleyite or solid solution of chromia and alumina) show the lowest Deff values. Third, in addition to the temperature dependence the concentration dependence of viscosity has to be considered also. Fourth, the concentration profile of the melt within the meniscus in the case of interfacial convection flow plays a certain role and seems to be temperature-dependent.
Corrosion tests - A very important investigation method for the selection of refractories for glass tanks
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1994) Dunkl, Michael
For determining and comparing the corrosion behavior of refractories against glass melts, a good reproducibility of the corrosion tests is needed. In the present paper the reproducibility of the various most common corrosion tests, the respective procedures and the applied evaluations are discussed. The investigation was carried out with fused-cast AZS material because it has an inhomogeneous microstructure, so that the reproducibility with this material is not as good as that of the corrosion tests with refractories which have a homogeneous microstructure. The investigated corrosion tests are: dynamic finger test, rotating cylinder face method, small rotating furnace test, crucible test, static finger test and static plate corrosion test. Among these methods the static plate corrosion test combines a good reproducibility with many advantages (disadvantages were not observed). An international round-robin investigation within the Technical Committee 11 of the International Commission on Glass confirmed the good reproducibility of the static plate corrosion test, and the TC 11 recommended it as standard corrosion test. In the present paper, moreover, the influence of the most important parameters on the static plate corrosion test is discussed. Besides the additional bubble drilling in the fluxline area, which can be eliminated directly by the evaluation, a possible influence of saturation, of evaporation or of initial processes must be considered and eliminated if necessary. For this reason the knowledge of the corrosion behavior for the various most common combinations refractory/glass melt is important, which will be determined within a round-robin investigation by TC 11 in the near future.
Korrosion von feuerfestem Material durch Glasschmelzen bei erzwungener laminarer Konvektion nach der Methode der rotierenden Zylinderstirnfläche
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1982) Dunkl, Michael; Brückner, Rolf
Es wurden die Korrosionsraten unter dem Einfluß der erzwungenen Konvektion an verschiedenen feuerfesten Materialien durch eine Hohlglasschmelze bei 1400 °C quantitativ bestimmt. Die Ermittlung der Korrosionsraten erfolgte in modifizierter Weise nach der Methode der rotierenden Scheibe durch die Bestimmung der zeitlichen Längenabnahme zylindrischer Proben bei verschiedenen Rotationsgeschwindigkeiten. Die Ausbildung der erzwungenen Konvektionsströmung wird durch die freie Dichtekonvektion an der horizontalen Zylinderstirnfläche der Probe, die etwa sechsmal größer ist als die Dichtekonvektion an der vertikalen Wand, und durch die Viskositätserhöhung der Hohlglasschmelze (durch das gelöste Feuerfestmaterial) beeinflußt. Die Entkoppelung der Korrosionsraten unter der Wirkung beider Konvektionsarten kann in einfacher Weise durch Parallelverschiebung der Ausgleichsgeraden der ermittelten Korrosionsraten als Funktion der Wurzel aus der Drehzahl durch den Koordinatenursprung vorgenommen werden, d. h. die Beeinflussung der Korrosion durch die Dichtekonvektion an der horizontalen Zylinderstirnfläche wird durch eine einfache Parallelverschiebung eliminiert. Wie bereits bei Korrosionsuntersuchungen unter dem Einfluß der reinen freien Dichte- und Grenzflächenkonvektion festgestellt wurde [1], treten auch bei den vorliegenden Korrosionsuntersuchungen unter der Wirkung der erzwungenen Konvektion Anlaufeffekte auf. Diese werden nicht nur durch den Aufbau der Diffusionsschichten an der Phasengrenze Feuerfestmaterial/Glasschmelze, sondern auch durch andere steinspezifische Ursachen (Infiltration, Ausschwitzen) hervorgerufen. Sie können nur mit quantitativen Messungen erfaßt werden und müssen beim Vergleich verschiedener Steinsorten Berücksichtigung finden. Corrosion of refractory materials by glass melts in forced laminar convection using the end surface of a rotating cylinder Rates of corrosion of various refractories in a container glass melt at 1400 °C were measured in forced convection conditions. Determination of the rate of corrosion involved a modified form of the rotating disk method based on the decrease in length of the cylinder at various speeds of rotation. The development of the forced convection flow on the horizontal end of the cylinder is affected by density driven free convection, which is about six times greater than the free convection on the vertical cylinder wall, and by the increase in viscosity caused by dissolution of the refractory. Separation of the effects of the two types of corrosion can be achieved in a simple way by parallel displacement of rate of corrosion plotted against square root of speed of rotation; thus the effect of free convection on the end of the cylinder can be eUminated by a simple displacement. As previously shown in conditions of simple free and boundary layer convection and confirmed by the present forced convection results, transient effects occur which involve not only establishing diffusion layers at the melt/refractory Interface but also other effects specific to the refractories (infiltration, exudation) [1]. These influences can be regarded only by quantitative measurements and have to be considered if different refractory materials are to be compared. Corrosion de matériaux réfractaires par des fontes de verre subissant une convection laminaire forcée par rotation du cylindre de réfractaire On a déterminé quantitativement la vitesse de corrosion de différents matériaux réfractaires par une fonte de verre creux à 1400 °C soumise à une convection forcée. On obtient les vitesses de corrosion en déterminant la diminution de hauteur, en fonction du temps, d'échantillons cylindriques soumis à différentes vitesses de rotation. La convection libre due à des gradients de densité sur la surface plane horizontale du cylindre, qui est environ six fois plus grande que la convection due à des gradients de densité sur la paroi verticale, et l'élévation de la viscosité de la fonte de verre creux (due au matériau réfractaire dissous) influencent la formation du courant de convection forcée. On peut déterminer les contributions partielles des deux types de convection à la vitesse de corrosion, en déplaçant parallèlement les droites des vitesses de corrosion en fonction de la racine carrée de la vitesse de rotation et en les faisant passer par l'origine des coordonnées; en d'autres termes, l'influence de la corrosion par la convection due à des gradients de densité sur la face plane horizontale du cylindre, est eliminée par le simple déplacement parallèle des droites. Comme on l'a déjà constanté [1] lors d'études de corrosion provoquée par la seule convection libre due à des gradients de densité et à l'interface, apparaissent également, dans le cas présent, des effets de début de corrosion provoqués par la convection forcée. Les effets sont dus, non seulement à la formation de couches de diffusion à l'interface réfractaire/fonte de verre, mais également à d'autres causes spécifiques aux blocs (infiltration, transpiration) et qui peuvent être déterminés lors de mesures quantitatives et peuvent être prises en considération lors d'études comparatives de différents blocs réfractaires.
Reactions and Interactions between Tank Refractory and Glass Melt
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 2004) Beerkens, Ruud; van Dijk, Frans; Dunkl, Michael
This presentation gives an overview and summary of the present knowledge on refractory-glass melt interaction phenomena. Different mechanisms, governing the wear of the refractory materials applied in glass melting tanks are presented. The interaction between the glass melts and refractory materials, leading to glass faults such as bubbles and knots are shortly discussed and some examples are given. Mass transfer processes, mainly diffusion of refractory components in to the glassmelt, determine the kinetics of refractory dissolution in the glass melt. The formation of a protective high viscous reaction-product layer between the refractory and the melt acts as a diffusion barrier. However, some refractory types in contact with a molten glass hardly show the formation of such aboundary layer: As far as solubility concentrations of refractory components in molten glasses are low, the refractory dissolution rate will be low, but then a highly viscous boundary layer will hardly be present. The stability and thickness of the protective boundary layer is determined by local convection flows caused by density differences in the melt, by external forces or caused by surface tension gradients. The process parameters, which govern the mass transfer processes and boundary layer thickness levels will be presented and some measures to reduce refractory wear will be given. The boundary layer, containing the viscous reaction product of the interaction between the melt and refractory material, can lead to glass faults such as cords, ream, cat scratches or knots. Refractory materials with a very low solubility in the molten glass can be applied to avoid the formation of the viscous boundary layers, lowering the potential for glass faults. However, the absence of a high viscous boundary layer may lead to increased diffusion rates and may cause an increased dissolution of the refractory. A boundary layer containing a high concentration of dissolved aluminium oxide will decrease the solubility of zirconium oxide. Therefore Al₂O₃-ZrO₂ based refractory materials show a high resistance against ZrO₂ dissolution in glass melts. During the casting procedure of the refractory, the zirconia phase will crystallize into a strong structure, subsequently the alumina crystals and glassy (silicate) phase will fill the pores and voids. The glass phase contains alkali oxides in order to avoid formation of mullite phases from this phase. Bubbles can be formed in the boundary layer or in the silicate phase of a refractory material, due to electrochemical processes. These bubbles detach frequently from the refractory material, often pushing a small part of the highly viscous Silicate phase or refractory grains from there fractory into the glass melt. This mechanism will also influence the glass fault potential (bubbles, highviscous knots and stones) of refractory materials.
Recycling of refractories from the glass manufacturing industry
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1995) Dunkl, Michael
Refractories present at the end of campaigns of glass melting furnaces are to a large part corroded, infiltrated by glass and/or have reacted to its components. In addition to the refractories heavily contaminated by melted glass and its vaporized or condensated by-products, other refractories are retrieved, often in large quantities, which are only Hghtly contaminated or not at all. Up to now the larger amount of refractories remaining after furnace campaigns have been disposed of and only a relatively small amount re used in the refractory industry (approximately 10%). Recycling of this material is, however, legally imperative, and various lightly contaminated refractories are now being recycled by some companies for re-use as refractories as well as for other applications. This paper will discuss the present situation of recycling refractories retrieved from glass melting furnaces by the glass and refractories industries with the aim of initiating the problem solving process. Based on a recent inventory it will be shown which quantities of which types of refractory materials occur in the German glass industry and with which impurities the refractories can be contaminated. Using a qualitative presentation of the impurities present in the refractories retrieved from different parts of the furnace and different types of glasses, various possibilities for recycling will be discussed. Not yet existant, basic requirements and the necessity of corresponding research will be indicated. Successful and far-reaching solutions of these problems must be the common goal of the glass and refractory industries.
Sättigungskonzentrationen an der Phasengrenze feuerfester Materialien und Hohlglasschmelze
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1984) Brückner, Rolf; Dunkl, Michael; Lexow, Jürgen; Wohlleben, Karl
Bei Korrosionsvorgängen von feuerfesten Baustoffen durch Glasschmelzen spielt die Sättigungskonzentration an der Phasengrenze feuerfester Stein/Glasschmelze eine große Rolle. In der vorliegenden Arbeit werden die Sättigungskonzentrationen mit Elektronenstrahlmikrosonden-Messungen quantitativ für schmelzgegossene Korund-, gesinterte Korund-Chromoxid- und schmelzgegossene Korund-Zirkonoxidsteine mit 33 bzw. 41 % ZrO2 im Kontakt mit einer Hohlglasschmelze bestimmt. Während sich an den beiden ersten Steinen eine Schmelze nephelinitischer Zusammensetzung bildet, entsteht an den ZAC-Steinen eine Schmelze, die mit der bei 1400 °C koexistierenden Schmelze von Plagioklas vergleichbar ist. Es wird begründet, warum in allen vier Fällen aus den Sättigungsgrenzschichten, spätestens beim Abkühlen oder/und Tempern, Nephelin als einzige neue kristalline Phase bei Raumtemperatur gefunden wird. Beim Tempern und „Ausschwitzen" der ZAC-Steine ohne Kontakt mit der Glasschmelze entsteht zum Teil Mullit.
Spinel bricks for highly stressed roofs in glass melting furnaces
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 2000) Boymanns, Gerda; Gebhardt, Franz; Dunkl, Michael; Schlacht, Hans Dieter
New challenges are raised to the refractory materials in the crown and superstructure of oxy-fuel fired glass melting furnaces in comparison to air-fuel fired glass melting furnaces. In glass melting furnaces which are oxy-fuel fired the water steam partial pressure above the melt increases very strongly. In the case of soda-lime-silica glass melts together with the water steam partial pressure the alkaline hydroxide partial pressure increases with a factor of three in comparison to an air-fuel firing system. This leads to an aggressive action on the refractory lining in the crown and superstructure. After extensive thermodynamic calculations and laboratory tests a pure spinel refractory material (MgO ∙ AI2O3) was developed for the application in the crown and superstructure of oxy-fuel fired glass melting furnaces. The chemical and physical properties as well as the results of corrosion tests under oxy-fuel conditions of this direct-bonded fused spinel material will be discussed. Because of the high corrosion resistance to alkaline attack and the excellent behaviour of the creeping under load even at a temperature of 1650 °C, this spinel material can be proposed for the successful application as crown and superstructure refractory for oxy-fuel fired glass melting furnaces.
Studies on the glassy and reaction phases given off by fused-cast AZS blocks and their effects on glass quality
(Offenbach : Verlag der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft, 1989) Dunkl, Michael
Fused-cast AZS blocks exude distinctly more glassy phase at temperature cycles in comparison with constant temperature, also for longer term. The reason for this behavior is the liberation of oxygen bubbles during temperature increase by redox equilibrium processes of polyvalent ions. In glass melting tanks for high-alkali silicate glasses this effect leads to formation of bubbles, knots and stones at temperature increase, not only with new, but also with used fused-cast AZS blocks. At the contact between high-alkali silicate glass melts and fused-cast AZS blocks a highly viscous Al2O3-enriched reaction layer with embedded ZrO2 crystals is formed on the block side of the phase boundary due to diffusion processes and chemical reaction. The composition of this glassy reaction layer corresponds to that of the knots in the glass product. During a temperature increase, the liberated bubbles of the fused-cast AZS blocks press parts of the glassy reaction layer with ZrO2 crystals (baddeleyite seam) into the base glass thus leading to the formation of knots and stones.

Browsing by Author "Dunkl, Michael"

Results Per Page

Sort Options