ফ্লোট গ্লাস গলানোর চুল্লিতে ফিউজড করান্ডাম ইটের প্রয়োগ

ফিউজড করান্ডাম ইটইলেকট্রিক আর্ক ফার্নেসে অ্যালুমিনা গলিয়ে একটি নির্দিষ্ট আকৃতির মডেল তৈরি করা হয়, তারপর অ্যানিলিং ও তাপ-সংরক্ষণের মাধ্যমে কাঙ্ক্ষিত পণ্যটি প্রস্তুত করা হয়। সাধারণ উৎপাদন প্রক্রিয়াটি হলো, উচ্চ-বিশুদ্ধ ক্যালসাইন্ড অ্যালুমিনা (৯৫%-এর বেশি) এবং অল্প পরিমাণে অ্যাডিটিভ ব্যবহার করে উপাদানগুলোকে ইলেকট্রিক আর্ক ফার্নেসে রাখা হয়। এরপর ২৩০০° সেলসিয়াসের বেশি উচ্চ তাপমাত্রায় গলানোর পর সেগুলোকে আগে থেকে তৈরি ছাঁচে ঢালাই করা হয় এবং উষ্ণ অবস্থায় রেখে অ্যানিলিং করার পর বের করে আনা হয়। এই বের করে আনা ব্ল্যাঙ্কটি নির্ভুল কোল্ড ওয়ার্কিং, প্রি-অ্যাসেম্বলি এবং পরিদর্শনের পর প্রয়োজনীয়তা পূরণকারী একটি সম্পূর্ণ প্রস্তুত পণ্যে পরিণত হয়।

অ্যালুমিনার বিভিন্ন স্ফটিক রূপ এবং পরিমাণের উপর ভিত্তি করে ফিউজড করান্ডাম ইটকে তিন প্রকারে ভাগ করা হয়: প্রথমটি হলো α-Al2O3, যেখানে প্রধান স্ফটিক দশা হলো α-করান্ডাম ইট; দ্বিতীয়টি হলো α-Al2O3 এবং β-Al2O3, যেখানে স্ফটিক দশা প্রধানত একই পরিমাণে থাকে, যাকে αβ করান্ডাম ইট বলা হয়; তৃতীয় প্রকারটি হলো β-Al2O3, যেখানে স্ফটিক দশা প্রধানত থাকে, যাকে β করান্ডাম ইট বলা হয়। ফ্লোট গ্লাস গলানোর চুল্লিতে সাধারণত ব্যবহৃত ফিউজড করান্ডাম ইট হলো দ্বিতীয় এবং তৃতীয় প্রকারের, অর্থাৎ ফিউজড αβ করান্ডাম ইট এবং β করান্ডাম ইট। এই প্রবন্ধে ফিউজড αβ করান্ডাম ইট এবং β করান্ডাম ইটের ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য এবং ফ্লোট গ্লাস গলানোর চুল্লিতে এদের প্রয়োগের উপর আলোকপাত করা হবে।

১. ফিউজড করান্ডাম ইটের কর্মক্ষমতা বিশ্লেষণ

১. ১ ফিউজড αβ করান্ডাম ইট

ফিউজড αβ করান্ডাম ইট প্রায় ৫০% α-Al2O3 এবং β-Al2O3 দ্বারা গঠিত, এবং এই দুটি স্ফটিক একে অপরের সাথে জড়িয়ে একটি অত্যন্ত ঘন কাঠামো তৈরি করে, যার চমৎকার শক্তিশালী ক্ষারীয় ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। উচ্চ তাপমাত্রায় (১৩৫০°C-এর উপরে) এর ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা ফিউজড AZS ইটের চেয়ে কিছুটা খারাপ, কিন্তু ১৩৫০°C-এর নিচের তাপমাত্রায়, গলিত কাচের প্রতি এর ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা ফিউজড AZS ইটের সমতুল্য। যেহেতু এতে Fe2O3, TiO2 এবং অন্যান্য অপদ্রব্য থাকে না, তাই ম্যাট্রিক্স গ্লাস ফেজ খুব কম থাকে, এবং গলিত কাচের সংস্পর্শে এলে বুদবুদের মতো বহিরাগত পদার্থ তৈরি হওয়ার সম্ভাবনা কম থাকে, ফলে ম্যাট্রিক্স গ্লাস দূষিত হয় না।

ফিউজড αβ করান্ডাম ইটের স্ফটিকায়ন ঘন এবং ১৩৫০°C-এর নিচের গলিত কাচের বিরুদ্ধে এর চমৎকার ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে, তাই এগুলি কাচ গলানোর চুল্লির ওয়ার্কিং পুল এবং তার বাইরে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, সাধারণত ল্যান্ডার, লিপ ব্রিক, গেট ব্রিক ইত্যাদিতে। বিশ্বে সেরা ফিউজড করান্ডাম ইট তৈরি করে জাপানের তোশিবা।

১.২ ফিউজড বিটা করান্ডাম ইট

ফিউজড β-কোরান্ডাম ইট প্রায় ১০০% β-Al2O3 দ্বারা গঠিত এবং এর একটি বড় প্লেটের মতো β-Al2O3 স্ফটিক কাঠামো রয়েছে। এটি আকারে বড় এবং কম শক্তিশালী। কিন্তু অন্যদিকে, এর খসে পড়ার প্রতিরোধ ক্ষমতা ভালো, বিশেষ করে এটি তীব্র ক্ষারীয় বাষ্পের বিরুদ্ধে অত্যন্ত উচ্চ ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা দেখায়, তাই এটি কাচ গলানোর চুল্লির উপরের কাঠামোতে ব্যবহৃত হয়। তবে, যখন এটিকে কম ক্ষারীয় উপাদানযুক্ত পরিবেশে উত্তপ্ত করা হয়, তখন এটি SiO2-এর সাথে বিক্রিয়া করে এবং β-Al2O3 সহজেই বিয়োজিত হয়ে আয়তন সংকোচনের মাধ্যমে ফাটল ও চিড় ধরায়, তাই এটি কাচের কাঁচামালের সংস্পর্শ থেকে দূরে ব্যবহার করা হয়।

১.৩ গলিত αβ এবং β করান্ডাম ইটের ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য

ফিউজড α-β এবং β করান্ডাম ইটের রাসায়নিক গঠন প্রধানত Al₂O₃, পার্থক্যটি মূলত ক্রিস্টাল ফেজ কম্পোজিশনে এবং মাইক্রোস্ট্রাকচারের এই ভিন্নতার কারণে বাল্ক ডেনসিটি, থার্মাল এক্সপ্যানশন কোএফিসিয়েন্ট এবং কম্প্রেসিভ স্ট্রেংথের মতো ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যে পার্থক্য দেখা যায়।

২. কাচ গলানোর চুল্লিতে ফিউজড করান্ডাম ইটের প্রয়োগ

পুলের তল এবং দেয়াল উভয়ই কাচ তরলের সাথে সরাসরি সংস্পর্শে থাকে। কাচ তরলের সাথে সরাসরি সংস্পর্শে থাকা সমস্ত অংশের জন্য, তাপ-সহনশীল উপাদানের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য হলো ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা, অর্থাৎ, তাপ-সহনশীল উপাদান এবং কাচ তরলের মধ্যে কোনো রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটে না।

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, গলিত কাচের সরাসরি সংস্পর্শে থাকা ফিউজড রিফ্র্যাক্টরি উপকরণগুলির গুণগত সূচকগুলি মূল্যায়ন করার সময়, রাসায়নিক গঠন, ভৌত ও রাসায়নিক সূচক এবং খনিজ গঠনের পাশাপাশি নিম্নলিখিত তিনটি সূচকও অবশ্যই মূল্যায়ন করতে হবে: কাচ ক্ষয় প্রতিরোধ সূচক, অধঃক্ষেপিত বুদবুদ সূচক এবং অধঃক্ষেপিত স্ফটিকীকরণ সূচক।

কাচের গুণমানের উচ্চতর চাহিদা এবং চুল্লির উৎপাদন ক্ষমতা বৃদ্ধির সাথে সাথে, ফিউজড ইলেকট্রিক ব্রিকের ব্যবহার আরও ব্যাপক হবে। কাচ গলানোর চুল্লিতে সাধারণত ব্যবহৃত ফিউজড ব্রিক হলো AZS সিরিজের (Al₂O₃-ZrO₂-SiO₂) ফিউজড ব্রিক। যখন AZS ব্রিকের তাপমাত্রা ১৩৫০℃-এর উপরে থাকে, তখন এর ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা αβ-Al₂O₃ ব্রিকের চেয়ে ২ থেকে ৫ গুণ বেশি হয়। ফিউজড αβ করান্ডাম ব্রিকগুলো ঘনসন্নিবিষ্ট α-অ্যালুমিনা (৫৩%) এবং β-অ্যালুমিনা (৪৫%)-এর সূক্ষ্ম কণা দ্বারা গঠিত, যাতে অল্প পরিমাণে (প্রায় ২%) গ্লাস ফেজ থাকে, যা ক্রিস্টালের মধ্যবর্তী ছিদ্রগুলো পূরণ করে। এর বিশুদ্ধতা উচ্চ এবং এটি কুলিং পার্ট পুলের দেয়ালের ব্রিক, কুলিং পার্টের তলার পেভমেন্টের ব্রিক এবং সিম ব্রিক ইত্যাদি হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে।

ফিউজড αβ করান্ডাম ইটের খনিজ উপাদানে কেবল অল্প পরিমাণে গ্লাস ফেজ থাকে, যা ব্যবহারের সময় চুইয়ে বেরিয়ে এসে গ্লাস তরলকে দূষিত করে না এবং এর ভালো ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা ও ১৩৫০° সেলসিয়াসের নিচে চমৎকার উচ্চ-তাপমাত্রার ঘর্ষণ প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। এটি গ্লাস গলানোর চুল্লির শীতলীকরণ অংশের জন্য ব্যবহৃত হয়। এটি ফ্লোট গ্লাস গলানোর চুল্লির ট্যাঙ্কের দেয়াল, ট্যাঙ্কের তল এবং ল্যান্ডারের জন্য একটি আদর্শ রিফ্র্যাক্টরি উপাদান। ফ্লোট গ্লাস গলানোর চুল্লির ইঞ্জিনিয়ারিং প্রকল্পে, ফিউজড αβ করান্ডাম ইট গ্লাস গলানোর চুল্লির শীতলীকরণ অংশের পুল ওয়াল ইট হিসাবে ব্যবহৃত হয়। এছাড়াও, ফিউজড αβ করান্ডাম ইট শীতলীকরণ অংশে পেভমেন্ট ইট এবং কভার জয়েন্ট ইট হিসাবেও ব্যবহৃত হয়।

ফিউজড β করান্ডাম ইট হলো একটি সাদা পণ্য যা β-Al2O3 এর মোটা স্ফটিক দ্বারা গঠিত। এতে ৯২%~৯৫% Al2O3 থাকে, মাত্র ১% এরও কম গ্লাস ফেজ থাকে এবং আলগা স্ফটিক জালকের কারণে এর কাঠামোগত শক্তি তুলনামূলকভাবে দুর্বল। এর আপাত ছিদ্রতা ১৫% এরও কম। যেহেতু Al2O3 নিজেই ২০০০°C এর উপরে সোডিয়াম দ্বারা সম্পৃক্ত থাকে, তাই এটি উচ্চ তাপমাত্রায় ক্ষারীয় বাষ্পের বিরুদ্ধে খুব স্থিতিশীল এবং এর তাপীয় স্থিতিশীলতাও চমৎকার। তবে, SiO2 এর সংস্পর্শে এলে, β-Al2O3 তে থাকা Na2O বিয়োজিত হয়ে SiO2 এর সাথে বিক্রিয়া করে এবং β-Al2O3 সহজেই α-Al2O3 তে রূপান্তরিত হয়, যার ফলে আয়তন ব্যাপকভাবে সংকুচিত হয় এবং ফাটল ও ক্ষতিসাধন ঘটে। অতএব, এটি শুধুমাত্র SiO2 উড়ন্ত ধূলিকণা থেকে দূরে অবস্থিত উপরি কাঠামোর জন্য উপযুক্ত, যেমন কাচ গলানোর চুল্লির ওয়ার্কিং পুলের উপরি কাঠামো, গলন অঞ্চলের পেছনের মুখ এবং এর নিকটবর্তী প্রাচীর, ছোট চুল্লি সমতলকরণ এবং অন্যান্য অংশ।

যেহেতু এটি উদ্বায়ী ক্ষারীয় ধাতব অক্সাইডের সাথে বিক্রিয়া করে না, তাই ইটের পৃষ্ঠ থেকে কোনো গলিত পদার্থ চুইয়ে পড়ে কাচকে দূষিত করবে না। ফ্লোট গ্লাস গলানোর চুল্লিতে, শীতলীকরণ অংশের প্রবাহ পথের প্রবেশপথ হঠাৎ সরু হয়ে যাওয়ার কারণে এখানে সহজেই ক্ষারীয় বাষ্পের ঘনীভবন ঘটে, তাই এখানকার প্রবাহ পথটি ক্ষারীয় বাষ্প দ্বারা ক্ষয়-প্রতিরোধী ফিউজড β ইট দিয়ে তৈরি করা হয়।

৩. উপসংহার

কাচ ক্ষয় প্রতিরোধ, ফেনা প্রতিরোধ এবং পাথর প্রতিরোধের ক্ষেত্রে ফিউজড করান্ডাম ইটের চমৎকার বৈশিষ্ট্য, বিশেষ করে এর অনন্য স্ফটিক কাঠামোর কারণে, এটি গলিত কাচকে প্রায় দূষিত করে না। পরিশোধন বেল্ট, শীতলীকরণ অংশ, রানার, ছোট চুল্লি এবং অন্যান্য অংশে এর গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ রয়েছে।