Über den Verschleiß von Magnesitsteinen in Gitterungen von Glasschmelzöfen

Abstract

The results of investigations an low fron magnesite bricks after five years service above 900 °C in various positions in a container tank regenerator are reported. All the bricks showed characteristic alterations of the microstructure : above 1100 °C there was marked growth of periclase, around 1100 °C there were intercrystalline pores, below 1100 °C the formation of idiomorphous periclase together with condensation of alkali sulphates. The CaO is transported away in the lower regions of the regenerator and this the composition of the silicate phases is changed from originally Ca2SiO4 to Mg2SiO4 as the finally only remaining silicate. The result of these changes in microstructure is an increased susceptibility of the material to fatigue. In addition the different stresses and types of wear in regenerators are discussed. Wear usually occurs by formation of cracks grown by the temperature changes due to the cyclic reversing of the chambers and prepared by the influence of impurities and the duration of high temperature. On rapporte les examens qui ont pu être réalisés sur des briques de magnésie pauvres en fer extrafites de différents tas de l'empilage d'un four à verre creux après cinq ans d'exploitation à des températures excédant 900 °C. Tous les réfractaires révèlent des modifications de texture caractéristiques : forte croissance de cristaux de périclase pour des températures supérieures à 1100 °C, avec, en outre, apparition de pores entre les cristaux vers 1100 °C et formation, à des températures inférieures à 1100 °C, de formes isomorphes de périclase et condensation des sulfates alcalins. Le CaO est alors transporté dans des zones situées plus en profondeur, les silicates passant du Ca2SiO4 originel au Mg2SiO4, qui demeure finalement la seule forme de silicate. La conséquence de ces modifications de texture est une sensibilité plus grande du matériau à la fatigue. On décrit ensuite, de manière générale, les différents facteurs de sollicitation et les phénomènes d'usure intervenant dans un empilage. Normalement, l'usure du réfractaire se produit par fissuration. Le phénomène est déclenché par les variations de température dues à l'inversion cyclique des chambres et est préparé de manière décisive par l'influence durable de la température et les substances étrangères. Es wird über die Untersuchung von eisenarmen Magnesitsteinen berichtet, die aus verschiedenen Lagen einer Hohlglaswannengitterung nach fünfjährigem Einsatz bei Temperaturen über 900 °C ausgebaut worden sind. Kennzeichnend sind für alle Steine entscheidende Gefügeveränderungen: Für Temperaturen über 1100 °C ein starkes Periklaskristallwachstum, für Temperaturen von etwa 1100 °C zusätzlich das Entstehen von interkristallinen Poren sowie für Temperaturen unter 1100 °C die Ausbildung idiomorpher Periklasformen und das Kondensieren von Alkalisulfaten. Dabei wird das CaO in tiefer gelegene Gitterbereiche abgeführt und eine Silicatverschiebung von ursprünglich Ca2SiO4 zu Mg2SiO4 als dem schließlich einzigen Silicat bewirkt. Die Folge dieser Gefügeveränderungen ist eine erhöhte Anfälligkeit gegen Materialermüdung. Dazu werden allgemein die verschiedenen Beanspruchungsfaktoren und Verschleißerscheinungen einer Gitterung aufgezeigt. Im Normalfall erfolgt der Steinverschleiß durch Rißbildung, die durch die Temperaturwechsel des zyklischen Kammerumsteuerns ausgelöst und durch die Fremdstoff- sowie die langzeitige Temperaturbeaufschlagung entscheidend vorbereitet wird.