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玻璃窯爐結構和各部位使用耐火材料
發布時間：2014/7/28 14:52:09 點擊率： 來源:admin 作者：榮盛耐材玻璃窯窯型結構及內襯耐材
2008-05-12 20:22:42| 分類： 默認分類 |舉報 |字號 訂閱
耐火材料是玻璃熔窯的主要構筑材料，它對玻璃質量、能源消耗乃至產品成本都有決定性的影響。玻璃熔制技術的發展在很大程度上依賴于耐火材料制造技術的進步和質量的提高。
玻璃熔窯的爐型結構
對于大型浮法線來說，玻璃窯的構成通常由L型吊墻（通常使用硅磚）、熔化部（與玻璃液直接接觸的地方使用電熔磚，靠上部使用硅磚或電熔）、卡脖（通常使用硅磚）、冷卻部包括耳池（與玻璃液直接接觸的地方通常使用剛玉質材料，不與玻璃液接觸的地方使用硅磚或剛玉）、退火窯（）、蓄熱室（由黏土、高鋁、直接結合鎂鉻磚）等部分構成。
玻璃熔窯主要部位的使用條件及耐火材料的選擇
1、 碹頂
玻璃熔窯熔化部和冷卻部的碹頂（包括拱角），該部位經常處于1600℃的作業溫度下，使用在該部位的耐火材料既要受到高溫、荷重而又要受到堿蒸汽及配合料的沖刷作用，因此，用作頂部的材質需要具備高的耐火度、高的荷重軟化溫度及良好的耐蠕變性，而且導熱系數小，高溫下的侵蝕物不污染玻璃液，容重較小，高溫強度好等特點。而高質量高純硅磚恰恰具備以上特點：1、荷重溫度高接近耐火度；2、高溫下穩定性好，強度高；3、由于主要成分SiO2，含量＞96%，與玻璃組成的主要成分相同，所以高溫下的侵蝕物基本不污染玻璃液；4、價格便宜。所以，目前在大型玻璃碹頂，高純高質量高純硅磚成為各玻璃生產廠家的推薦。
配合飛料和堿蒸汽與耐火材料的高溫化學反應所產生的化學侵蝕，以及由于溫度和物相遷移所產生的晶型轉化和組織結構致密性變化是造成碹頂磚損毀的主要原因。研究結果表明：碹頂用高質量玻璃窯硅磚，在高溫作用下的蝕變過程基本上是相變和雜質遷移，化學侵蝕和熔解作用極其輕微。相變和自凈化的結果，使工作帶逐漸改變性能，其高溫性能得到提高。（下圖為高質量硅磚使用后圖片）
2、 池壁
（不與玻璃液接觸的部位） （與玻璃液接觸的部位）
A）、與玻璃液接觸的部位
熔化部與冷卻部池壁與玻璃液直接接觸的部分，受到高溫玻璃液引起的化學侵蝕和玻璃液流動引起的機械物理沖刷，這個部位對耐火材料主要的要求是具有良好的抗玻璃液侵蝕性能，同時不污染玻璃液。國內外普遍采用電熔鋯剛玉磚和α-β剛玉磚、β剛玉磚砌筑。電熔鋯剛玉磚的高溫性能和抗玻璃液的性能優異，這是它獲得了燒結耐火材料不可能獲得的抗侵蝕性極好的斜鋯英石與α-Al2O3的共晶體，所以它作為熔化部池壁磚特別合適。α-β剛玉磚、β剛玉磚的主要晶相是剛玉，玻璃相含量僅為1-2%，具有良好的抗侵蝕性能，與電熔鋯剛玉磚相比，由于不含有ZrO2晶體，其反應層黏度小，高溫下不穩定，所以磚的表面與玻璃液之間的擴散速度較大，窯襯損毀較快。但在使用溫度低于1350℃時，α-β剛玉磚、β剛玉磚的抗侵蝕性能優于電熔鋯剛玉磚。因此α-β剛玉磚、β剛玉磚是冷卻部（工作部）等部位比較理想的耐火材料。
B）、不與玻璃液接觸的部位
熔化部與冷卻部池壁不與玻璃液直接接觸的部分（也叫胸墻），這個部位主要受堿蒸汽及配合料的沖刷作用，根據設計的不同，有的使用剛玉質材質，有的使用硅磚，這2種材料都能滿足要求。對于硅磚來說掛鉤磚、直型磚都使用在該部位。
3、 蓄熱室
（1）、蓄熱室碹和側墻
蓄熱室碹和側墻的內表面受到高溫、粉塵、堿蒸汽的侵蝕，從上而下，侵蝕程度逐漸減弱，耐火材料的選用根據蓄熱室碹頂，側墻上、中、下段所承受的溫度及侵蝕程度不同來確定。碹頂和側墻一般選用硅磚和高質量硅磚，中段側墻一般選用高鋁磚和低氣孔黏土磚；下段選用低氣孔黏土磚和一般黏土磚。依據設計不同，近年來，側墻中、上段采用直接結合鎂鉻磚、普通鎂鉻磚、鎂鋁磚等堿性磚也獲得了較好的使用效果。
（2）、格子體
格子體因全部磚體處于高溫荷重，粉塵、堿蒸汽的作用下，受到的侵蝕程度較碹和側墻嚴重，使用條件更為苛刻。格子體的堵塞、倒塌往往是玻璃窯停爐冷修的原因之一。所以要求格子體耐火材料機械強度高，蠕變率低，對溫度和氣氛的變化及堿侵蝕有較強的抵抗能力，不黏附粉塵，損壞速度緩慢。在格子體的頂部：所處的溫度高，可達到1400-1500℃，受到堿蒸汽和粉塵侵蝕嚴重，一般選用電熔再結合鎂磚。由于電熔再結合鎂磚制品中硅酸鹽相較少，方鎂石晶體發育完全且已經長大，方鎂石之間形成直接結合，延緩及遏止方鎂石晶體在堿蒸汽作用下逐漸長大的速度，不容易使磚體發生龜裂、粉化。
格子體上部：該處溫度可達1100-1400℃，一般使用電95再結合鎂磚即可。
格子體中部：所處溫度為800-1100℃，在這個溫度范圍內堿金屬硫酸鹽凝結，鎂、鈣質格子體受到SO3和Na2O的嚴重侵蝕并發生化學反應，伴隨較大的磚體膨脹，損壞嚴重，所以該部位不宜選用鎂磚，而應選用直接結合鎂鉻磚、鎂鋁尖晶石，鎂橄欖石磚和鎂鋯磚。
格子體下部：此段作業溫度低，荷重大，受堿侵蝕小，但因接近煙道，直接受冷空氣的影響，需要耐急冷急熱性好，價格低廉即可。故一般采用低氣孔黏土磚。
4、高質量玻璃窯硅磚的選擇
二分公司高質量玻璃窯硅磚，在目前市場上具有較強的技術優勢，主要技術指標均達到或超過國外先進水平，具體表現在以下幾方面的優勢：
1、高純原料：制造硅磚的原料按其結晶狀態，可分為結晶硅石和膠結硅石，通常從原料選擇的角度來看，選擇純度較高（SiO2＞99%），雜質含量較低，堅硬而致密的結晶硅石作為制品的原料較好，因為膠結硅石雜質含量較高，耐火度低，不夠堅硬致密而不宜采用。從物相轉化的角度看，膠結硅石是軟硅石因其膠結物的影響，容易向磷石英方向轉化，而不是玻璃窯用高質量硅磚所需要的方石英，結晶硅石恰恰能滿足這些要求。
2、方石英化明顯：高質量硅磚從礦物組成看，主要由方石英、磷石英及少許殘余石英組成，其中方石英為主要組成。以方石英為主晶相的硅磚，其荷重軟化開始的溫度就是其方石英遭受破壞的溫度，而以磷石英為主晶相的硅磚，其荷重軟化溫度就是磷石英大量轉化為方石英的溫度，由于前者溫度高于后者20-30℃，所以以方石英為主晶相的硅磚荷重軟化開始溫度高達1690℃，接近其耐火度，作為玻璃窯用磚，有較為顯著的優點。另外，方石英的高純結構使方石英型硅磚具有比其它硅磚更高的耐侵蝕性；而且，殘余石英的含量低使硅磚具有良好的體積穩定性，從而延長了使用壽命。但不能過分強調方石英含量的多少，并做為指標來考核：1）以方石英為主晶相的硅磚，在300℃以前，方石英的體積膨脹為2.8%，而磷石英的體積膨脹只有0.5%左右，體積穩定性差，在玻璃窯用煤氣或重油直接烘爐的過程中，因火焰溫度較高，因容易造成硅磚剝落或開裂而影響窯爐的使用壽命。2），我們從拆遷玻璃窯上取樣分析，從使用結果上看，在爐內側向表層，通常由方石英帶、磷石英帶、硅酸鹽富積帶、原磚帶4個帶組成，靠內側由于硅磚的“自凈化”作用，有一段方石英帶，通常在60毫米以上，較好抵觸著堿蒸汽的侵蝕；緊接著是磷石英帶及硅酸鹽富積帶，是由于在高溫作用下，R2O和其他低熔雜質由內向外遷移而形成。從這個角度來看，沒必要過分強調方石英的含量。線膨脹和重燒線變化率和真密度一樣是硅磚相組成的宏觀表現，控制這些指標的目的在于間接衡量相組成。
3、熔融指數低：熔融指數（Al2O3+2R2O）是越來越多的用戶在選擇高質量玻璃窯硅磚時，需要考量的一個指標。這個標準起源于國外，但在我們現在的國標中也有同樣的要求。洛耐高質量玻璃窯硅磚使用高純度的結晶硅石作為原料，硅含量達到99%以上，采用合理的粒度級配，使得制品具有高純度、高強度、高密度等特點。在硅磚燒成過程中，Al2O3、R2O起礦化劑的作用，含量偏少時，在燒成過程中產生的液相偏少，促進石英轉化的能力減弱，達不到燒結的目的，影響制品的強度、氣孔和真比重，而且制品容易產生網狀裂紋。但當礦化劑使用過多時，顯著降低耐火度，且磷石英化比較嚴重。通常控制CaO <2.0%，Fe2O3<0.5%，熔劑指數：Al2O3+2R2O<0.5%，SiO2≥96%，的條件下，強化燒成制度，能使殘存石英含量〈1.0%，獲得高質量玻璃窯用硅磚。
4、外形尺寸的選擇：通過微機控制的電子配料系統，充分的保證了配料準確性，也保證了粒度級配的穩定性，對產品外觀規整打下了良好的基礎。再通過對半成品外觀尺寸的嚴格檢查，干、濕坯兩次把關，保證了成品尺寸準確。在國內，玻璃窯在硅質大碹砌體中，磚縫是個突出的薄弱環節，是堿蒸汽鉆蝕的起始點，玻璃窯損壞主要表現為“鼠洞”形式，產生這方面的原因有兩方面：1、按照現在硅磚生產的設備及技術條件，在機制成型、燒成過程中，磚坯的扭曲、方正度控制在1mm以內比較困難，特別是在批量生產時更是如此，這樣勢必造成砌筑灰縫很難控制在1mm以內，給堿蒸汽鉆蝕提供了條件。鑒于此，建議玻璃窯用戶讓硅磚生產廠家對成品磚進行二次加工（工作面除外）；2、要求使用特種高質量硅火泥來砌筑大碹，既要有良好的施工性能和結合強度，又要具有比硅磚更優越的高溫強度性能，從而使磚縫結合緊密，在大碹加蓋保溫層后能形成封閉結構，延長使用壽命。
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