Einfluß der Kühlung schmelzgegossener Steine auf Steininnentemperatur und Steinhaltbarkeit

Abstract

Three types of cooling for refractories in the most dangerous parts of furnaces are considered : 1. natural convection and radiation, 2. forced air convection, 3. spraying with water. The temperature of the glass-refractory interface can be decreased and the corrosion thereby reduced. Cooling with water is the most effective and forced convection obviously better than natural convection. The differences between the various types of cooling become more pronounced as the block thickness decreases. The dependance of corrosion rate on temperature has been evaluated from tests for zircon-alumina blocks with 32 and 41 % ZrO2 and also for corundum-ß-alumina material. As one knows the temperature of the inner face of the block and its relation to block thickness it is possible to calculate rate of wear versus time. From the results of these tests cooling in the region of the fluxline is shown to be desirable if the thickness has become less than 10 cm. In the throat the decrease of the boundary layer temperature has no definite effect on the flow because a horizontal surface is there involved. There is however a decrease in corrosion if the reduction in temperature causes an appreciable increase in viscosity. It is therefore desirable to cool the throat from the beginning of the campaign. Le présent travail traite trois modes de refroidissement applicables aux matériaux réfractaires utilisés aux endroits particulièrement exposés des fours à bassin de verrerie: 1. le refroidissement par convection naturelle et rayonnement, 2. le refroidissement par soufflage d'air et 3. le refroidissement par aspersion d'eau. Le refroidissement a pour but de diminuer la température dans l'interface verre/réfractaire et ainsi de réduire la corrosion. L'effet maximum est obtenu par le refroidissement par eau. Le refroidissement par air est supérieur au refroidissement par convection naturelle et rayonnement. Les différences entre les divers modes de refroidissement deviennent plus importantes au fur et à mesure que l'épaisseur des blocs diminue. Des essais de corrosion permettent de calculer la vitesse de corrosion de blocs de zircon-corindon contenant 32 et 41 % de Zr02 et de blocs de corindon-alumine béta en fonction de la température. Comme l'on connait la température de l'interface en fonction de l'épaisseur restante du bloc, il est possible, de cette manière, de représenter l'usure en fonction du temps. Les résultats expérimentaux semblent montrer qu'un refroidissement au niveau de la ligne de flottaison n'a de sens que si l'épaisseur restante des blocs est inférieure à 10 cm. Dans la zone de la gorge, une diminution de température dans l'interface n'exerce aucune influence notable sur les courants, puisqu'il s'agit d'une surface horizontale. Cette diminution de température produit cependant une augmentation de la viscosité qui, bien que n'étant pas connue avec précision, a pour effet de réduire la corrosion. D'où l'habitude qui a été prise de refroidir la gorge dès le début de la campagne du four. In der vorliegenden Arbeit werden drei Kühlarten für das Feuerfestmaterial in besonders gefährdeten Bereichen von Glasschmelzwannen diskutiert: 1. durch natürliche Konvektion und Strahlung, 2. durch Anblasen von Luft und 3. durch Besprühen mit Wasser. Durch die Kühlung soll die Temperatur in der Grenzschicht Feuerfestmaterial/Glas herabgesetzt und damit die Korrosion verringert werden. Die größte Wirkung hat die Kühlung mit Wasser. Die Luftkühlung ist besser als die Kühlung durch natürliche Konvektion und Strahlung. Die Unterschiede zwischen den einzelnen Kühlarten werden mit abnehmender Steindicke größer. Mit Hilfe von Korrosionsversuchen wurde die Korrosionsgeschwindigkeit für Zirkon-Korundsteine mit 32 und 41 % ZrO2 und für Korund-β-Tonerdesteine in Abhängigkeit von der Temperatur ermittelt. Da man die Temperatur der Grenzschicht in Abhängigkeit von der Steinrestdicke kennt, ist es auf diesem Wege möglich, den Verschleiß in Abhängigkeit von der Zeit wiederzugeben. Auf Grund der Versuchsergebnisse scheint eine Kühlung im Bereich der Spiegellinie erst dann sinnvoll, wenn die Reststeindicken kleiner als 10 cm sind. Im Bereich des Durchlasses hat die Temperaturabsenkung in der Grenzschicht keinen nennenswerten Einfluß auf die Strömung, weil es sich hier um eine horizontale Fläche handelt. Sie bewirkt aber eine, wenn auch nicht genau bekannte Erhöhung der Viskosität, die die Korrosion herabsetzt. Es hat sich deshalb eingebürgert, den Durchlaß von Beginn der Wannenreise an zu kühlen.