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我公司專業生產玻璃窯用耐火材料,主要包括電熔鋯剛玉磚、高鋁耐火磚、粘土磚及配套用不定形耐火材料。大家知道強化熔制是當前玻璃工業的一個重要課題,而要實現熔窯的高生產率,高熔化率和玻璃液的高質量,必須提高玻璃熔制溫度,這就涉及到玻璃高溫熔化所要求的優質耐火材料問題。從某種意義上講,耐火材料質量的提高將促進玻璃工業的發展。當然,選擇耐火材料時,也不是千篇一律地選用最優質的耐火材料;因為那樣,從經濟上講是不合理的。
目前,我國玻璃熔窯壽命一般僅有2~3年,而一些發達國家則為5~8年甚至更長.究其原因,我國耐火材料質量較差僅是原因之一,更重要的是,尚未很注意耐火材料的選擇及配合使用問題。材料的選擇,必須著眼于全局,否則,即使優質耐火材料占很大比例,但要有一個薄弱環節,仍會影響熔窯的壽命。
一、耐火材料的選擇原則
1.根據窯爐種類及各部位工作特點選用合理的耐火材料
窯體部位不同,材料遭受的破壞作用有差異,要求材料與該處的工作特點相適應。如平板玻璃熔窯用磚和低堿硼硅酸鹽儀器玻璃窯用磚不相同,同一座熔窯,池壁磚和大磁材料不相同,小爐用磚與煙道用磚也不相同等。原因在于這些部位各自的工作環境不同,材料性能應與環境匹配。
2.根據玻璃成分選用相應耐火材料,減少對玻璃液的污染
與玻璃液接觸的耐火材料,受到玻璃液的侵蝕而污染玻璃液;而大磁、胸墻被侵蝕后,液滴也會污染玻璃液:耐火材料顆粒掉入玻璃液也會造成污染。因為耐火材料的組成與玻璃液之間存在較大差異。如果材料中含有著色離子,將會使玻璃著色;溶入玻璃液的耐火材料會使玻璃原板析晶及出現條紋、節瘤;未熔化的耐火材料顆粒則成為耐火材料結石;氣孔率大、表面質量差的耐火材料接觸玻璃液則會帶來大量的氣泡。對于同一組成的玻璃,不同的耐火材料被侵蝕而污染玻璃液的程度不同,所以,應根據玻璃成分選用相應的耐火材料。
3.根據材料的使用性能選擇耐火材料
雖然材料選擇不是任何部位都用最優質的耐火材料,但材料的性能必須能滿足使用要求。一般應注意:在使用溫度及其它使用條件下.具有高的抗化學侵蝕能力,相接觸的材料無接觸反應;具有較好的抗熱震穩定性,以盡量避免因溫度變化而造成的磚材開裂;重燒體積穩性好,尤其注意盡量不用全燒收縮性的材料;具有足夠的耐火嚏及荷重軟化溫度,使材料能承受熱沖擊及高溫下的機械負荷作用;形狀正確,尺寸正確,以減小材料加工量,提高砌體的整體性.減小磚縫。
4.能夠成批生產制造,且耐火材料價格不太高
自從出現鋯剛玉磚之后,燒結耐火材料也朝著采用優質原料和采用新工藝的方向發展,從而使玻璃熔窯用耐火材料發生了巨大的變化。使用性能的改善,為改進玻璃熔化工藝、提高玻璃液質量創造了良好的條件。
二、玻璃窯用耐火材料
1.熔化部用耐火材料
(1)接觸玻璃液的部位熔化部接觸玻璃液的部位有池壁磚、池底磚、加料池磚和流液洞磚。這些部位除池底受到玻璃液的沖刷、侵蝕等作甩外,其余部位既受到玻璃液的沖刷、侵蝕,又受到配合料、硝水等的化學腐蝕作用,常常損壞嚴重。例如投料池的拐角和池壁的液面部位往往損壞嚴重而造成池窯的冷修,因此要求這些部位的磚材具有優良的抗侵蝕性,目前幾乎都采用ZrO2含量較高的電熔鋯剛玉磚作池壁磚或池壁上層部分磚材,而窯池中、后部池壁或窯池深層可用ZrO2含量較低的電熔鋯剛玉磚或其它磚材。一般情況下,池底、池壁下層用粘土磚即可,但是,當玻璃熔制溫度提高.電助熔和鼓泡等新技術采用以及池底保溫時,下層池壁磚和池底磚也受到強烈侵蝕,下層池壁磚最好也采用鋯剛玉耐火磚,粘土質池底磚上則應鋪以鋯剛玉磚并夾以鋯質搗打料。
近年來,已經出現了鉻鋯剛玉磚、鉻剛玉磚等新品種耐火材料,抗侵蝕能力為電熔鋯剛玉磚的3倍左右。這些材料用于玻璃熔窯,將大大提高熔窯壽命。
(2)火焰空間部分這部分窯體主要指玻璃熔窯內不接觸玻璃液的部位,包括大璇、胸墻、小爐口、加料口、前臉墻等等。這些部位既受到配合料粉塵、玻璃液揮發物的高溫侵蝕作用,還有較高的熱負荷作用、高溫荷重作用以及周期性的溫度波動(50~100℃)等作用。過去幾乎全部用硅磚砌筑,但熔化部前臉墻、第一、二節大磺侵蝕燒損嚴重,現在開始采用電熔鋯。
2.冷卻部和成型部用耐火材料
這部分溫度比熔化部低,玻璃液對磚材的侵蝕程度較熔化部輕,但更加嚴格地要求耐火材料不得污染玻璃液,因為這些部位距玻璃成型處近。窯池溫度較高的部位和冷卻部池壁或池壁上層可以使用電熔鋯剛玉磚,低溫部位可以采用電熔鋯剛玉磚、電熔莫來石磚、高質量的粘土磚等。冷卻部的上部結構,由于溫度較低,除少數有特殊要求的部位要求用電熔鋯剛玉磚外,一般使用硅磚。
通路、成型部溫度更低,不容易使玻璃產生耐火材料結石,但可能產生條紋和氣泡,因此與玻璃液接觸的部位須用氣孔率低且不含有還原性物質的耐火材料,電熔剛玉磚、電熔鋯剛玉磚、電熔莫來石磚、粘土磚等均可采用;通路璇、成型部蓋磚等可使用高鋁磚、硅磚、锫英石等材料;通路前端,既要求其不污染玻璃液,又要求其耐侵蝕、抗熱沖擊性好,目前廣泛使用高鋁磚,若用鋯莫來石磚、剛玉磚等則更好。
3.蓄熱室用耐火材料
(1)墻磚及碳磚 蓄熱室用磚所受侵蝕主要來自配合料粉塵和堿蒸氣,但其侵蝕速度較同種材料熔化部上部慢。受侵蝕的表面成為變質層,當受熱沖擊時,變質層會剝落。磁頂和上部墻,主要用硅磚、高鋁磚和鎂質耐火材料,下部端主要用粘土磚等耐熱震性較好的耐火材料。不過,硅磚抵抗堿蒸氣侵蝕的能力較差,且溫度較高時會有熔蝕現象;高鋁磚雖無熔蝕現象,但存在變質層崩裂剝落的問題;鎂質材料抗堿侵蝕的能力較高鋁磚強,但高溫強度較差。所以,當蓄熱室上部工作溫度達1500℃以上且磁跨度又較大時,采用直接結合鎂質和鎂鉻質耐火材料較好,也可采用金屬包皮的堿性磚璇頂結構。
(2)格子磚 格子磚與蓄熱室上部空間的工作條件基本相同,但由于它全部暴露于高溫和侵蝕劑的作用之下,且下部格子體承受較大的荷重,另外,格子磚也需承受較大的溫度變化,所以要求格子磚應具有:耐侵蝕性能好、高溫強度大、受侵蝕生成物粘度小,不至于堵塞格子孔涮熱沖擊性好。
早期的格子磚和周圍墻磚一同采用粘土磚,但它抵抗堿蒸氣和堿性粉塵侵蝕的能力較差,且產生變質層并剝落,剝落的變質層在堿性熔渣和高溫作用下熔融,在溫度較低的部位凝固而堵塞格子孔。后來,格子體上部以硅磚代替,下部低溫處仍采用粘土磚,才得以延長蓄熱室的使用壽命。考
慮到格子體上、中部堿性粉塵和蒸氣濃度較大,使用堿性耐火材料如鎂磚、鎂鉻磚、鎂鋁磚等是較恰當的,而且這類磚體積密度大,導熱性好,有較大的蓄熱量,所以有人根據堿性磚占格子體的比例來評價蓄熱室的蓄熱能力。格子體下部仍可采用粘土磚或高鋁磚。
近年來,歐美及日本等國逐漸使用電熔鋯剛玉十字磚和剛玉磚,取代鎂磚、鎂鉻磚和硅磚作格子磚磚材,以達到與池窯同壽命的目的,但這樣,池窯造價將大幅度上升。在國內,由于普通鎂磚、鎂鉻磚雜質較多,使用效果不令人滿意,而高純鎂磚、直接結合鎂磚尚無足夠的生產能力,所以蓄熱室上部(包括格子體上部和上部墻、堿)采用硅磚居多。另外,需注意煤氣蓄熱窯中不能使用含可變價離子成分的磚材如鎂鉻磚等,以免因氣氛的變化加速磚的破壞。
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