כיצד למנוע את שחיקת מוטות התמיכה של מוליבדן בכבשן התכת הזכוכית על ידי זכוכית מותכת ולהימנע מזיהום צבע הזכוכית?
ראשית, כידוע, המוליבדן עצמו אינו צובע את הזכוכית. עם זאת, ברגע שהמוליבדן נשחק ומתקלף, חלקיקי התחמוצת/מוליבדאט של מוליבדן נכנסים להמסה, וכתוצאה מכך נוצרים כתמים שחורים, אבנים, בועות וזיהום- שחור אפור. יתרה מכך, מוליבדן אינו מתמוסס בזכוכית מותכת נקייה, אך הסיבות העיקריות לקורוזיה הן אדי מתכת אלקלית, טבילה ישירה, חדירת חמצן ותגובות אלקטרוכימיות בטמפרטורה- גבוהה. הסיבה הראשונה היא שמוליבדן נוטה ליצור פסולת כאשר הוא מאכל; הסיבה השנייה היא שהיווצרות מוליבדאט גורמת לזיהום הזכוכית.
לכן, כדי למנוע מהמוליבדן להיתקל באדי מתכת אלקלית אחרים ויצירת פסולת המזהמת את הזכוכית, נבצע שיפורים בהיבטים הבאים:
01
I. עיצוב מבני: הימנע ממגע ישיר של מוטות מוליבדן עם זכוכית מותכת מהגורם השורשי
1. בידוד פיזי: אסרו על מוטות המוליבדן להיכנס לזכוכית המותכת
◦ מוטות התמיכה של מוליבדן של תומך האלקטרודה מסודרים באזור פאזת הגז מעל משטח נוזל הזכוכית, לא משתרעים לתוך משטח נוזל הזכוכית המותכת; הם משמשים רק לתמיכה במבנה האלקטרודה העליון ואינם באים במגע ישיר עם נוזל הזכוכית.
◦ אם בסיס האלקטרודה קרוב למשטח הנוזל: השתמש בשרוולי הגנה לבידוד אלומינה/זירקוניה/סיליקון ניטריד בטוהר גבוה כדי לעטוף את שורש האלקטרודה כדי לחסום את ההתזה של נוזל הזכוכית ואת התעבות אדי הזכוכית מטפטוף על מוטות התמיכה של המוליבדן.
◦ הפניית לוחות / זרימה-מסכי חסימה: הוסף מסכי קרמיקה בטוהר- גבוה מתחת למוטות המוליבדן כדי למנוע התזת טיפות זכוכית והתעבות של נוזל קירור מתכת אלקלית מלעוף על פני מוטות התמיכה של מוליבדן.
2. צמצם את החשיפה של חלקי מוליבדן לאזורים עשירים באדי אלקלי-
כבשן ההיתוך של זכוכית סידן-נתרן מכיל כמות גדולה של אדי Na ו-K, המגיבים עם מוליבדן ויוצרים מוליבדאט בנקודת -התכה-נמוכה (נתרן מוליבדאט / אשלגן מוליבדאט). עם זאת, למוליבדאט יש נקודת התכה נמוכה והוא יזרום, יתקלף וייפול לתוך הכוס, ויגרום לאבנים שחורות ולצבע.
לכן, עלינו למקם את מוטות התמיכה מוליבדן של MoLa ככל האפשר במיקום עם טמפרטורת כבשן גבוהה יותר וריכוז אדי אלקלי נמוך יותר;
השתמש בעיצוב זרימת האוויר בכבשן כדי למנוע עיבוי אדי אלקלי על מוטות המוליבדן; אזור הטמפרטורה הנמוכה יותר נוטה להתעבות של אדי אלקלי, והקורוזיה תאיץ בחדות.
02
2. בקרת בחירת חומרים
1. העדיפו את MoLa (סגסוגת מוליבדן-לנתנום), דחו את Mo1; אין להשתמש ב-TZM בכבשני נתרן-של סידן
◦ ל-MoLa יש את העמידות החזקה ביותר בפני קורוזיה של אדי מתכת אלקלית, עם קצב קורוזיה נמוך בהרבה ממוליבדן טהור Mo1 ו- TZM; הוא מייצר פחות מוצרי קורוזיה ומפחית את הסיכון לזיהום.
◦ יש לבחור את בילטי חומר הגלם עם מוליבדן בטוהר גבוה (Mo גדול מ-99.95%), עם זיהומים נמוכים: עדיפים Fe, Ni, Cr, Cu. ברזל וניקל הם מקורות חשובים לצביעת זכוכית.
2. בחירת טיפול פני השטח
המלצה: חישול הפגת מתח + ליטוש עדין
◦ ליטוש: הפחתת חספוס פני השטח. משטחים מחוספסים נוטים יותר לספוח אדי אלקלי ולצבור משקעים, להאיץ קורוזיה; Ra 0.8~3.2μm מתאים לתנאי כבשן זכוכית.
◦ חישול להפגת מתחים: הסר מתח עיבוד כדי למנוע סדקים; סדקים נוטים יותר לצבור אדי אלקלי ולגרום לקורוזיה מקומית וקילוף.
לא מומלץ ליישם ציפויים על פני השטח של מוטות מוליבדן (כגון ציפוי Al₂O₃, ZrO₂)
בסביבת-טמפרטורה גבוהה + אדי אלקלי, ציפויים קרמיים נוטים להיסדק ולהתקלף במחזוריות תרמית. חלקיקי הציפוי שנפלו נופלים ישירות להמסת הזכוכית, וגורמים לזיהום אבנים, עם סיכונים גדולים יותר.
03
בקרת תהליכים ואטמוספירה בכבשן
1. שליטה קפדנית בתכולת החמצן כדי לעכב חמצון
＞ב-600 מעלות עם חמצן, מוליבדן יוצר MoO₃ (נדיף בקלות); MoO₃ מגיב עם אדי אלקלי ישירות ליצירת מוליבדאט.
◦ גוף הכבשן אטום, בקפידה על דליפת אוויר, שמירה על שאריות החמצן בכבשן ברמה נמוכה במיוחד;
◦ שלבי החימום/קירור חיוניים במיוחד: בקטע הטמפרטורה-הנמוכה (＜600 מעלות), ניתן לאפשר כמות קטנה של אוויר; מעל 600 מעלות, יש לשמור על אטמוספרה מגוננת (N₂/אטמוספירה אינרטית/מצמצמת), ואסור לחדור אוויר;
◦ הימנע מלחץ שלילי מקומי כדי לשאוב אוויר חיצוני.
2. טמפרטורת כבשן יציבה, להפחית את תנודות הטמפרטורה.
מחזורי הטמפרטורה: תאיץ את התגבשות המוליבדן מחדש, ויגרום לקורוזיה בין-גרעינית; מתכות אלקליות מתעבות שוב ושוב - מתאדות, שוחקות שוב ושוב את פני השטח המוליבדן.
◦ נסו להשיג ייצור רציף ויציב, צמצם כיבויים תכופים ומחזורים קרים- חמים;
◦ הימנע מנקודות חמות מקומיות על רכיבי תמיכה מוליבדן, התחממות יתר מקומית תגדיל משמעותית את קצב הקורוזיה.
3. בקרת קורוזיה של אלקטרודות
לא ניתן להדביק תומכי מוליבדן ישירות לסגסוגות על בסיס ניקל- או בסיסי אלקטרודה מנירוסטה; מגע בין מתכות שונות בטמפרטורות גבוהות יגרום לתגובות אלקטרוכימיות, האצת קורוזיה מוליבדן ויצירת פסולת קורוזיה המזהמת את הזכוכית.
הפתרון הוא להשתמש באטמי מוליבדן לבידוד, וכל משטחי המגע צריכים להשתמש באטמי מעבר מוליבדן.
04
הרכבה ותחזוקה: אזהרה מוקדמת למניעת נפילה וזיהום של שברים
1. שמור מרווח התפשטות תרמית במהלך ההרכבה
קיבוע קשיח עלול לגרום ללחץ תרמי, וכתוצאה מכך לסדק של מוט המוליבדן ולנפילת שברים לתוך הזכוכית.
2. בדיקה קבועה- באתר (מדידת טמפרטורה אינפרא אדום + תחזוקה ויזואלית)
עקבו בקביעות אחר העיוות של מוט המוליבדן ובור המשטח:
◦ אם מופיעים כתמים ברורים, בורות או דילול מקומי על פני השטח, החליפו אותו באופן יזום במקום לחכות עד שהוא ישבר.
◦ במהלך תחזוקה, נקה את משקעי מלח אלקלי המצטברים על משטח מוט המוליבדן כדי למנוע קורוזיה מתמשכת של חומר הבסיס.
3. ניהול ניקוי חלקי חילוף
לפני התקנת מוט המוליבדן החדש, בצע הסרת שומנים וניקוי כדי להסיר כתמי שמן בעיבוד שבבי ואבק מתכת; אבק חיצוני המובא לתוך הכבשן הוא גם מקור לפגמי זכוכית.
איש קשר: טרייסי
