關鍵詞：玻璃熔窯；噴火口；電熔鋯剛玉磚；耐火材料檢測

馬蹄焰熔窯因節能、占地面積小、投資少，因而在生產日用玻璃的工廠中得到廣泛的應用，現在日用玻璃最大的馬蹄焰熔窯產量在450t/d左右。以前采用橫火焰產量在300t/d以下的熔窯，也紛紛改為馬蹄焰窯，不但在曰用玻璃行業，就是在建材行業，利用馬蹄焰窯生產壓延玻璃、隔法平板玻璃也相當普遍，現在也有用馬蹄焰窯生產浮法玻璃，產量在200～250t/d。

1 噴火口碹及碹腳磚選材原則

馬蹄焰窯由燃燒系統、熔化系統、熱回收系統、排煙系統組成。燃燒系統的重要組成部分是小爐。火焰的長短及剛性、火焰的角度、火焰的亮度、火焰的覆蓋面，是小爐結構是否合理的四要素。噴火口是小爐的門戶，它傳承著將燃料有效地組織到熔化池來燃燒，然后又將燃燒后的高溫廢氣引入到蓄熱室進行煙氣熱量回收。小爐的四要素通過噴火口的形狀、大小來表現。

噴火口所處的位置是熔窯中最惡劣的地方，一方面是高溫，噴火口承受的熱負荷是熔窯中最大的部位；另一面是噴火口離加料口最近，配合料中的堿性粉塵、原料分解產生的腐蝕性氣體以及一些鹽類的揮發物，對噴火口磚體產生侵蝕；再就是高溫氣流對噴火口磚體的沖刷、燒損。因此噴火口耐火材料的選用十分重要，它既要有很好的高溫性能，即機械強度要高、荷重軟化溫度要高、蠕變溫度要高，又要化學穩定性很好、抗氣流沖刷、耐侵蝕性好。

噴火口耐火材料的選擇經歷了硅磚、電熔莫來石磚（黑鐵磚）及電熔鋯剛玉磚等幾個階段。就目前的狀況看，電熔鋯剛玉磚作為噴火口首選的耐火材料，是十分恰當的。因它有很高的機械強度、耐火度及荷重軟化溫度、很好的化學穩定性，因此用電熔鋯剛玉磚做成的噴火口，使用壽命可以達8～10年。不是因為熔窯大小結構的改變，有的熔窯噴火口甚至在10年以上還在使用。

2 電熔鋯剛玉磚用于噴火口需要關注的質量特性

根據2002年6月1月實施的國家建材行業標準JC-493-2001規定，衡量電熔鋯剛玉磚質量好壞有以下幾個重要的參數：

（1）玻璃相初析溫度/℃，

（2）玻璃相滲出量/％（1500℃，4h），

（3）靜態下抗玻璃液侵蝕速度/（mm/24h）（普通納鈣玻璃，1500％，mm/36h）。

這些物理參數的高低是與化學成分分不開的，另外還跟熔鑄工藝有很大關系。氧化法生產的電熔鋯剛玉磚“玻璃相初析溫度”比還原法生產的電熔鋯剛玉磚“玻璃相初析溫度”高得多，以AZS-33為例，氧化法生產的“玻璃相初析溫度”≥1400％，還原法生產的“玻璃相初析溫度”≥1080℃。

從上可以看出，玻璃相的多少和玻璃相初析溫度，對電熔鋯剛玉磚質量影響至關重要。

玻璃相，也稱基質玻璃，凡是不與熔體的基質成分生成固溶體或者混合晶的所有成分，最終都與氧化硅生成了晶問玻璃。就熔體的晶相而言，這些充填在晶粒間的玻璃，便稱為玻璃相。這種玻璃相，軟化點很低，在加熱至高溫時，便會出現液相，溢于磚表所留微孑1，則滲入窯內玻璃液，加劇磚材侵蝕，所以玻璃相對AZS性能是不利的。

玻璃相可緩沖體積變化產生的應力，能使制品保持不透氣的結構。但其數量偏多、滲出溫度越低，則磚的質量就越差。玻璃相的析出會破壞磚結構，影響磚壽命。析出同時會放出氣泡，并有可能產生不溶于玻璃的結石，嚴重影響玻璃的質量。

3 某玻璃工廠噴火口中隔墻及碹腳磚發生垮塌的原因分析

在福建某工廠，一座生產啤酒瓶的馬蹄焰三通道蓄熱室池窯，發現熔化池電熔鋯剛玉池壁磚一年半左右就腐蝕穿了，因此開始貼磚維持生產。3年后噴火口中隔墻及碹腳磚發生垮塌，熔窯被迫停產檢修。而該廠另一座結構相似、大小略有差異的熔窯，使用快6年了?，F在還在正常生產。

玻璃熔窯池壁磚，一般都要使用5～6年才開始貼磚。為什么該窯池壁磚一年半左右就腐蝕得很薄而開始貼磚，答案非常明確：電熔鋯剛玉磚質量太差，即玻璃相含量太高。噴火口碹腳磚發生垮塌與噴火口所用材料電熔鋯剛玉磚的質量有什么關系呢？與玻璃液接觸的電熔鋯剛玉磚比火焰空間的電熔鋯剛玉磚質量要求更高，而電熔鋯剛玉磚生產廠對火焰空間電熔鋯剛玉磚的質量重視程度一般要差得多，即火焰空間的電熔鋯剛玉磚質量沒有池壁磚好。池壁磚玻璃相含量已經較高，可以推測，火焰空間用的電熔鋯剛玉磚中的玻璃相更高。甚至在其他廠還發現：電熔鋯剛玉池底鋪面磚在做測試時被完全腐蝕掉的現象，可見玻璃工廠對進廠的耐火材料進行檢測是非常必要的。

玻璃熔窯火焰空間的溫度比玻璃液的溫度要高100～150℃左右，而噴火口所承受的溫度比池壁磚所承受的溫度要高得多。由于電熔鋯剛玉磚中玻璃相含量高，高溫時玻璃相逐步析出，甚至流失，晶粒間沒有玻璃相填充，使得電熔鋯剛玉磚的強度下降。由于兩小爐之間的溫度比小爐兩側高，該處流失的玻璃相量更多，強度更差，所以中隔墻及小爐碹腳發生垮塌。近年來，低玻璃相的熔鑄AZS已在有限的基礎上成功的應用于熔窯上部結構（低玻璃相抗蠕變性更強），其標稱使用溫度從1600℃升至1650℃，氧燃料的發展已促進了它在上部結構中的應用。

有人提出，噴火口的重心是否太靠前。先來分析噴火口結構及受力分布（見圖1和圖2）。

從圖1和圖2明顯看出，噴火口靠中間的碹腳磚長度為700mm（圖1），兩側的碹腳磚長度為595mm，中間碹腳磚要長105mm，即中間碹腳磚的重心明顯比兩側碹腳磚更靠后，它的穩固性更好。從圖2還看到，小爐中隔墻是內小外大，即靠熔化池側小，在正常狀況下小爐中隔墻向內移動的可能性是沒有的。為什么只是靠中間的小爐碹腳磚及中隔墻垮塌？為什么會在三年多才垮塌？是否為烘烤窯操作不當等原因所致？首先，噴火口所處的后山墻沒有彎曲變形現象，說明不是烘烤窯等操作不當的原因；若是因為烘烤窯等操作不當等原因造成的，它應該在投產后較短時問暴露出來，而不應該在投產后三年多的時間才發生小爐中隔墻及碹腳磚的垮塌。小爐中隔墻附近溫度最高，環境條件最差，電熔鋯剛玉磚質量差，玻璃相含量高，玻璃相逐步析出，特別是熔鑄AZS制品的“化學相組成偏析”，表層為富鋯區，磚中心玻璃相含量最高，玻璃相的析出有一定的時空條件。玻璃相析出后，剩下的氧化鋯（斜鋯石一剛玉篩狀網絡結構）沒有玻璃相填充，強度大大降低。小爐兩側溫度低一些，玻璃相流失慢一些。隨著時間推移，玻璃相流失越多，該電熔鋯剛玉磚強度越差，最終導致噴火口碹腳磚強度不夠而垮塌。另外該磚本身質量差，抗蝕損差。配合料中的純堿、芒硝、硼酸鹽、氟化物、氯化物、氧化物在高溫下與耐火材料表面作用生成低溫共熔物或疏松狀物，并繼續向磚體內部滲透擴散、進行重結晶，使耐火材料逐漸被溶解、剝落而減薄、變質；在這兩者的作用下，噴火口的壽命大大縮短。

4 耐火材料在使用前的檢測是保障熔窯壽命的必要程序及手段

現在熔窯越來越大，熔化率也越來越高，熔化溫度也越來越高，選擇合格的耐火材料是我們的共同責任。而耐火材料的內在質量僅憑肉眼是無法確定的，因此對耐火材料在使用前的檢測是非常必要的，是否達到設計要求、是否達到質量標準，應該做到心中有數，即使是不合格材料因時間關系已用在熔窯上了，但是通過分析檢驗，知道哪個部位的耐火材料沒達標，可在工藝控制上給予高度重視，也能避免熔窯出現大的事故。當然，玻璃窯用耐火材料必須合格才能達到設計的預期目標。