تُعدّ المواد الحرارية المكونات الأساسية والثانوية لأفران صهر الزجاج، والتي تؤثر بشكل حاسم على جودة الزجاج واستهلاك الطاقة وتكاليف المنتج. ويعتمد مستقبل تقنيات صهر الزجاج إلى حد معين على تحسين تقنيات تداول وإنتاج المواد الحرارية وعلى التقدم في جودة المنتجات.

بالنسبة لخطوط العوامات الكبيرة، عادةً ما يتألف تكوين أفران الزجاج من جدران معلقة على شكل حرف L (تُستخدم فيها عادةً طوب السيليكون)، وأجزاء للذوبان (تُستخدم فيها طوب التذويب الكهربائي في المناطق الملامسة للسائل الزجاجي، وطوب السيليكون أو طوب التذويب الكهربائي بالقرب من الجزء العلوي)، وأعناق (تُستخدم فيها عادةً طوب السيليكون)، وأجزاء للتبريد بما في ذلك حفر الأذن (تُستخدم فيها مادة الكوروندوم في الوسط الملامس للسائل الزجاجي، وطوب السيليكون أو الكوروندوم في الوسط غير الملامس للسائل الزجاجي)، وأفران التليين. وتتكون حجرة تخزين الحرارة من طوب عالي الألومينا وطوب الطين وطوب الكروم المغنيسيوم المترابط مباشرةً.

المواد العازلة الشائعة الاستخدام هي كما يلي:

طوب سيليكون لأفران الزجاج:

تُستخدم طوب السيليكون بشكل شائع في أفران الزجاج، وتتكون مكوناتها الأساسية والثانوية من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2). هل يُحدَّد SiO كمواصفة لطوب السيليكون المستخدم في أفران الزجاج؟ تبلغ نسبة الماء أكثر من 94%، وتتراوح درجة حرارة الاستخدام حوالي 1600 إلى 1650℃، أما الكثافة فتبلغ 1.8 إلى 1.95 غرام/سم³. تُحدَّد المسامية المطلوبة بأقل من 22%، وكلما زادت المسامية، انخفضت جودة طوب السيليكا. تظهر غالبية طوب السيليكا على شكل بلورات بيضاء، ويتكون تركيبها الدقيق من بلورات الكوارتز. وبسبب تحول البلورات وانكماش حجم طوب السيليكا عند درجات حرارة منخفضة، وخاصة في نطاق 180-270℃ و573℃، فإن تحول البلورات يكون أكثر شدة. لذلك، ينبغي اتخاذ تدابير مناسبة مثل تخفيف وتشديد شريط الشد للتكيف مع تحول بلورات طوب السيليكا أثناء عمليتي الخبز والإصلاح البارد. ويجب ترك فواصل انكماش في بناء طوب السيليكون.

تتمتع طوب السيليكون بدرجة حرارة تشغيل أعلى بحوالي 200℃ من طوب الطين، لكن قوتها ضد التآكل أمام سائل الزجاج ومواد الرماد القلوية ضعيفة. لذلك، تُستخدم في بناء الأقواس الكبيرة والجدران الحامية والأفران الصغيرة. أثناء البناء، ينبغي استخدام مواد مثل الطين المقاوم للحرارة عالي السيليكا أو مسحوق طوب السيليكا، والتي تقارب في تركيبها طوب السيليكا، كمواد رابطة.

قائمة المواد الحرارية الشائعة الاستخدام لأفران الزجاج

طوب طيني لأفران الزجاج:

المكونان الرئيسيان والثانويان للطوب الطيني هما Al2O3 وSiO2. يتراوح محتوى الماء في Al2O3 من 30% إلى 45%，بينما يتراوح محتوى SiO2 من 51% إلى 66%. تبلغ الكثافة 1.7-2.4 جرام/سم³، وتتراوح المسامية الظاهرية من 12% إلى 21%，وتبلغ درجة حرارة الاستخدام من 1350 إلى 1500℃. في صناعة الزجاج، يستخدم الطوب الطيني لبناء خزانات المياه في الأفران، وكذلك الجدران الجانبية لقسم الشؤون والطريق المؤدي إليها، بالإضافة إلى الجدران والأقواس وطوب الشبكة السفلية ومداخن غرفة تخزين الحرارة. مع انخفاض درجة الحرارة، ينكمش حجم الطوب الطيني أيضًا. وعندما تتجاوز درجة الحرارة 1450℃، يعود الحجم إلى التمدد مرة أخرى.

طوب عالي الألومينا:

المكونان الرئيسيان والثانويان للطوب عالي الألومينا هما SiO2 وAl2O3، لكن يجب أن يكون محتوى Al2O3 أعلى من 46%. يُصنَع هذا الطوب من الكوروندوم أو البوكسيت عالي الألومينا أو معادن سلسلة السيليمانيت (Al₂O₃-SiO₂) كمواد خام. تبلغ كثافته من 2.3 إلى 3.0 غرام/سم³، وتبلغ المسامية الظاهرة حوالي 18% إلى 23%， وتتراوح درجة حرارة الاستخدام بين 1500 و1650℃. عندما تكون المسامية في طوب الألومينا العالي منخفضة، فإن مقاومته للتآكل تكون أفضل. يستخدم طوب الألومينا العالي بشكل رئيسي لبناء الجدران الجانبية لقسم التبريد، وقوس حجرة تخزين الحرارة، وجدار حجرة تخزين الحرارة، وأماكن أخرى.

طوب الموليت:

المكونان الرئيسي والثانوي لطوب الموليت هما Al2O3، وتبلغ نسبتهما حوالي 75%. ونظرًا لأن المكونين الرئيسي والثانوي عبارة عن بلورات موليت، يُطلق على هذا الطوب اسم طوب الموليت. تبلغ الكثافة النسبية له من 2.7 إلى 3.2 جرام/سم³، وتتراوح المسامية الأولية بين 1% و12%， وتصل درجة حرارة الاستخدام إلى ما بين 1500 و1700℃. يستخدم طوب الموليت المتكلس بشكل رئيسي وثانوي في بناء جدران غرف التخزين الحراري. أما طوب الموليت المنصهر بالكهرباء فيُستخدم بشكل رئيسي في بناء الجدران الجانبية وفتحات المشاهدة وسماكة الجدران ومناطق أخرى.

طوب زركونيا كوروندوم مصهور:

تُقسَّم طوب الزركونيا الكوروندوم المُصهَر كهربائيًا، والمعروف أيضًا باسم طوب الحديد الأبيض، بشكل عام إلى ثلاث درجات حسب محتواها من الزركونيوم: 33% و36% و41%. تحتوي طوب الزركونيا الكوروندوم المستخدمة في صناعة الزجاج على 50% إلى 70% من Al₂O₃ و20% إلى 40% من ZrO₂، بكثافة نسبية تتراوح بين 3.4 و4.0 غرام/سم³، ومسامية ظاهرية تتراوح بين 1% و10%， وتصل درجة حرارة التشغيل إلى حوالي 1700℃. تُستخدم طوب الزركونيا الكوروندوم المُصهَر كهربائيًا ذات محتوى الزركونيوم 33% و36% في بناء الجدران، والجدران الجانبية للأفران، والجدران الصدرية لمنطقة اللهب، وفوهات الأفران الصغيرة، والأقواس المسطحة للأفران الصغيرة، ومداخن الأفران الصغيرة، والأقواس اللسانية، وغيرها من الأماكن. أما طوب الكوروندوم البريليوم المُصهَر كهربائيًا ذو محتوى الزركونيوم 41% فيُستخدَم في زوايا الجدران الجانبية، وفتحات التدفق، وأماكن أخرى حيث يكون تآكل سائل الزجاج وأضراره على مواد العزل الحراري أكثر شدةً. ويُعد هذا النوع من المواد هو الأكثر شيوعًا في استخدامات مواد العزل الحراري المذابة في صناعة الزجاج.

طوب الألومينا المُنصهر الكهربائي:

يشير بشكل رئيسي إلى الكوروندوم المذاب كهربائيًا α وβ، والطوب الحراري المذاب كهربائيًا β-كوروندوم، حيث تبلغ النسبة المئوية للمكونات الأساسية والثانوية 92% إلى 94% من Al₂O₃، وتتكون هذه المادة من طور بلوري للكوروندوم، بكثافة نسبية تتراوح بين 2.9 و3.05 جم/سم³.

3. تبلغ المسامية الظاهرة 1% إلى 10%， وتبلغ درجة حرارة التطبيق حوالي 1700℃.

يمكن أن تكون مقاومة الألومينا المُصهَرة للتحلل الزجاجي جيدة جدًا، وهي بالفعل علاج تنقية للسوائل الزجاجية الخاطئة. تُستخدم على نطاق واسع في أفران الزجاج، مثل الجدران الجانبية، وقاع الحوض، وقناة التدفق، والجدران الجانبية لقناة المواد، وقاع حوض قناة المواد، والتي تتلامس مع السوائل الزجاجية ولا تحتاج إلى تنقية مواد العزل الحراري.

طوب الكوارتز:

المكونات الرئيسية والثانوية للطوب الكوارتزي هي SiO2، وتصل نسبتها القصوى إلى أكثر من 99%، وكثافتها النسبية تتراوح بين 1.9 و2 جرام/سم³، ومقاومة حرارية تبلغ 1650℃، ودرجة حرارة تشغيل تقارب 1600℃. وهي مقاومة للأحماض وللتأكل، وتُستخدم في الجدران الجانبية لزجاج البورون الحمضي وفي طوب فتحات الثرموكوبلي في مساحات اللهب.

مادة عازلة قلوية مقاومة للحريق:

تشير مواد العزل الأساسية الأولية والثانوية المقاومة للحرارة إلى طوب المغنيسيا، وطوب المغنيسيا الألومينا، وطوب المغنيسيا الكروم، وطوب المغنيسيا الأوليفين. تتمثل وظيفتها في مقاومة تآكل المواد القلوية، وتتمتع بمقاومة للحرارة تتراوح بين 1900 و2000 درجة مئوية. تُستخدم على نطاق واسع في الجدار العلوي لغرفة التسخين، والقوس في غرفة التسخين، والهيكل الشبكي، وهيكل الأفران الصغيرة في أفران الزجاج. طوب العزل لأفران الزجاج: تتميز أفران الزجاج بمساحة كبيرة جدًا لتبديد الحرارة وكفاءة حرارية منخفضة. ولتوفير الطاقة وتقليل الانبعاثات، يلزم استخدام كمية صغيرة من مواد العزل لتعليق العزل من جانب واحد بشكل مؤقت. خاصة في الجدران الجانبية، وقاع الحوض، والأقواس، وجدران غرفة تخزين الحرارة، وقسم الصهر، وقسم المعاملات، يجب تعليق العزل لتعزيز إزالة الحرارة. تتميز طوب العزل بمسامية عالية جدًا، ووزن خفيف جدًا، ولا تتجاوز كثافتها النسبية 1.3 غرام/سم³. ونظرًا لأن كفاءة التوصيل الحراري في الهواء ضعيفة نسبيًا، فإن طوب العزل ذي المسامية المناسبة سيحقق تأثيرًا عازلًا. تقل موصلية الحرارة لديه بمقدار ضعفين أو ثلاثة أضعاف تقريبًا عن مواد العزل المقاومة للحرارة العامة؛ لذلك، كلما زادت المسامية، كان تأثير العزل أفضل. هناك أنواع عديدة ومختلفة من طوب العزل، منها طوب العزل الطيني، وطوب العزل السيليكوني، وطوب العزل العالي الألومينا، وغيرها.