Elektronenmikroanalytische Untersuchungen zum Auflösungsverhalten schmelzgegossener Glaswannensteine : Teil I: Diffusionsversuche nach einem vereinfachten Modellsystem

Abstract

A detailed analysis of the corrosion of both traditional and fusion cast refractories is made difficult by the interaction of complex processes such as diffusion and convection. A simple laboratory method has therefore been developed to determine, by electron microprobe, concentration distribu-tions in the contact zone when there is exchange by diffusion without convection. Because convection is eliminated the method allows the properties of the glass-refractory interface at the beginning of the experiment to be evaluated and the dissolution layer of the refractory to be measured. To gain a better knowledge of the sodium enrichment occurring at the glass-refractory interface, diffusion experiments have been made with a simple model system comprising a sodium silicate glass and an alumina-rich glass similar to the glassy phase in fusion cast refractories. Comme dans le cas de la corrosion des réfractaires classiques par les fontes de verre, une analyse précise du processus de corrosion des réfractaires coulés par fusion est compliquée par la cinétique des phénomènes tels que la diffu-sion et la convection, dont il n'est pas toujours facile de discerner les rôles respectifs. Dans le but d'étudier au micro-analyseur électronique la distribution des concentrations chimiques des composants présents dans la zone de contact, qui est due à un échange par diffusion proprement dit, sans intervention de la convection, on dévelopee une méthode de laboratoire simple. Grâce à cette méthode, il devient en outre, possible, en excluant l'effet de la convection, de recon-struire l'interface réfractaire-verre tel qu'il existait au début de l'essai, ce qui permet de mesurer les zones de dissolution de l'échantillon de réfractaire. Afin d'étudier plus en détail l'enrichissement en oxyde de sodium de la zone de contact réfractaire-verre, on réalise, dans un système modle simplifié, des essais de diffusion entre un verre sodo-silicaté et un verre riche en Al₂O₃ qui présente des similitudes avec la phase vitreuse du réfractaire. Wie bei der Korrosion an klassischen feuerfesten Materialien durch Glasschmelzen wird auch bei den schmelzgegossenen Wannensteinen eine exakte Analyse des Korrosionsablaufs durch die Kinetik der im einzelnen nicht leicht zu erkennenden Vorgänge, wie z. B. Diffusion und Konvektion, erschwert. Um die durch reinen Diffusionsaustausch ohne Einwirken einer Konvektion bedingte chemische Konzentrationsverteilung der in der Kontaktzone vorliegenden Komponenten mit Hilfe eines Elektronenstrahlmikroanalysators untersuchen zu können, wurde eine einfache Labormethode entwickelt. Diese Methode gestattet außerdem auf Grund der ausgeschalteten Konvektionseinwirkung, die zu Versuchsbeginn vorliegende Grenzfläche Stein/Glas zu rekonstruieren, wodurch die Auflösungszonen der Steinprobe meßbar werden. Zur näheren Untersuchung der in der Kontaktzone Stein/Glas auftretenden Natriumoxid-Anreicherung wurden in einem vereinfachten Modellsystem Diffusionsversuche zwischen einem Natriumsilicatglas und einem der Glasphase des Steines ähnlichen Al₂O₃-reichen Glas durch-geführt.