玻璃熔窯爐型、耐火材料及烘爐介紹
2020-10-10 11:51:16 點(diǎn)擊：
玻璃熔窯的爐型結(jié)構(gòu)
對于大型浮法線來說，玻璃窯的構(gòu)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(zhì)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(jié)合鎂鉻磚)等部分構(gòu)成。
玻璃窯用耐火磚性能分析
一、硅磚
硅磚具有荷重軟化溫度高及高溫蠕變小等良好的高溫性能，同時有良好的高溫抗侵蝕能力，且由于其生產(chǎn)工藝成熟，價格便宜，在玻璃窯爐中運(yùn)用廣泛。眾所周知，硅磚的礦物組成冇方石英、鱗石英、殘余石英和少量硅酸鹽液相組成，硅磚在使用時各種晶相的轉(zhuǎn)變?nèi)栽谶M(jìn)行中，且在晶相轉(zhuǎn)變過程中有較大的體積變化，導(dǎo)致硅磚的熱渡穩(wěn)定性較差。當(dāng)溫度達(dá)到1470時，硅磚中的鱗石英會轉(zhuǎn)變成方石英，方石英是硅磚中穩(wěn)定的一種晶相，會增強(qiáng)硅磚的理化性能指標(biāo)，當(dāng)窯爐中有些部位低于1470時，鱗石英的存在會降低硅磚的使用性能，特別是堿塵或堿蒸氣此時會對硅磚中的硅鈣石(CaO ? SiO2) 產(chǎn)生侵蝕反應(yīng)，在硅磚中開始產(chǎn)生玻璃相，而玻璃相會逐漸熔解硅磚中的大顆粒氧化硅，使硅磚產(chǎn)生溶解與剝落，從而影響硅磚的使用效果。
二、堿性磚
堿性磚對堿塵有較強(qiáng)的抗侵蝕能力，但在格子體高溫區(qū)，鎂磚易受SiO2、V2O5和CaO的侵蝕，造成格子磚體積膨脹而產(chǎn)生剝落。在格子體中下部，也就是格子體的冷凝區(qū)，鎂磚易發(fā)生硫酸鹽的侵蝕反應(yīng)。直接結(jié)合鎂鉻磚是目前中下部格子體的佳選擇，但直接結(jié)合鎂鉻磚中的Cr2O3會對水資源產(chǎn)生污染,歐美一些已禁止了鎂鉻磚的使用，相信不久我國也會限制含鉻制品的使用。
堿性磚導(dǎo)熱系數(shù)高，膨脹系數(shù)大且蠕變率較高，烤窯時產(chǎn)生變形，不利于窯體密封。相比莫來石磚，墻體散熱量增加，增加窯爐保溫成本。
三、電熔鋯剛玉磚
電熔鋯剛玉磚具有良好的抗配合料侵蝕性能，在溫度相對穩(wěn)定的情況下，兒乎可以用在玻璃窯爐的所有高溫區(qū)。電熔鋯剛玉磚大的缺點(diǎn)是其熱震穩(wěn)定性差，不適合用在溫度波動較大的部位。同時電熔鋯剛玉磚導(dǎo)熱系數(shù)高，造成窯體散熱量大，不利于節(jié)能和改善操作環(huán)境。相比玻璃窯爐用其它耐火材料，電熔鋯剛玉磚的施工難度大且價格昂貴。
四、莫來石磚
莫來石磚分兩類，一類是燒結(jié)莫來石磚，是以天然莫來石為主要原料，加以添加劑壓制燒結(jié)而成，由于天然莫來石原料的化學(xué)成分和礦物組成的不穩(wěn)定，燒結(jié)的莫來石磚的理化性能指標(biāo)穩(wěn)定性較差，高溫蠕變率較高，似其高溫強(qiáng)度和熱篪穩(wěn)定性較高，可以用在熔窯溫度較低的區(qū)域如蓄熱室的中下部。
玻璃熔窯主要部位的使用條件及耐材選擇
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(jīng)常處于1600℃的作業(yè)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(zhì)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(dǎo)熱系數(shù)小，高溫下的侵蝕物不污染玻璃液，容重較小，高溫強(qiáng)度好等特點(diǎn)。
而高純硅磚恰恰具備以上特點(diǎn)：
1、荷重溫度高接近耐火度;
2、高溫下穩(wěn)定性好，強(qiáng)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，高純高純硅磚成為各玻璃生產(chǎn)廠家的。
配合飛料和堿蒸汽與耐火材料的高溫化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的化學(xué)侵蝕，以及由于溫度和物相遷移所產(chǎn)生的晶型轉(zhuǎn)化和組織結(jié)構(gòu)致密性變化是造成碹頂磚損毀的主要原因。研究結(jié)果表明：碹頂用玻璃窯硅磚，在高溫作用下的蝕變過程基本上是相變和雜質(zhì)遷移，化學(xué)侵蝕和熔解作用極其輕微。相變和自凈化的結(jié)果，使工作帶逐漸改變性能，其高溫性能得到提高。
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(xué)侵蝕和玻璃液流動引起的機(jī)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(nèi)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(yōu)異，這是它獲得了燒結(jié)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(yīng)層黏度小，高溫下不穩(wěn)定，所以磚的表面與玻璃液之間的擴(kuò)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(yōu)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(jù)設(shè)計的不同，有的使用剛玉質(zhì)材質(zhì)，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?！?/div>
3蓄熱室
(1)、蓄熱室碹和側(cè)墻
蓄熱室碹和側(cè)墻的內(nèi)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(jù)蓄熱室碹頂，側(cè)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(cè)墻一般選用硅磚和硅磚，中段側(cè)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(jù)設(shè)計不同，近年來，側(cè)墻中、上段采用直接結(jié)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(cè)墻嚴(yán)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(jī)械強(qiáng)度高，蠕變率低，對溫度和氣氛的變化及堿侵蝕有較強(qiáng)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(dá)到1400-1500℃，受到堿蒸汽和粉塵侵蝕嚴(yán)重，一般選用電熔再結(jié)合鎂磚。由于電熔再結(jié)合鎂磚制品中硅酸鹽相較少，方鎂石晶體發(fā)育完全且已經(jīng)長大，方鎂石之間形成直接結(jié)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(fā)生龜裂、粉化。
格子體上部：該處溫度可達(dá)1100-1400℃，一般使用電95再結(jié)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(nèi)堿金屬硫酸鹽凝結(jié)，鎂、鈣質(zhì)格子體受到SO3和Na2O的嚴(yán)重侵蝕并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，伴隨較大的磚體膨脹，損壞嚴(yán)重，所以該部位不宜選用鎂磚，而應(yīng)選用直接結(jié)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(yè)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?！?/div>
4玻璃窯硅磚的選擇
1、高純原料：制造硅磚的原料按其結(jié)晶狀態(tài)，可分為結(jié)晶硅石和膠結(jié)硅石，通常從原料選擇的角度來看，選擇純度較高(SiO2>99%)，雜質(zhì)含量較低，堅硬而致密的結(jié)晶硅石作為制品的原料較好，因為膠結(jié)硅石雜質(zhì)含量較高，耐火度低，不夠堅硬致密而不宜采用。從物相轉(zhuǎn)化的角度看，膠結(jié)硅石是軟硅石因其膠結(jié)物的影響，容易向磷石英方向轉(zhuǎn)化，而不是玻璃窯用硅磚所需要的方石英，結(jié)晶硅石恰恰能滿足這些要求。
2、方石英化明顯：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(zhuǎn)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(dá)1690℃，接近其耐火度，作為玻璃窯用磚，有較為顯著的優(yōu)點(diǎn)。
3、熔融指數(shù)低：熔融指數(shù)(Al2O3+2R2O)是越來越多的用戶在選擇玻璃窯硅磚時，需要考量的一個指標(biāo)。這個標(biāo)準(zhǔn)起源于國外，但在我們現(xiàn)在的國標(biāo)中也有同樣的要求。洛耐玻璃窯硅磚使用高純度的結(jié)晶硅石作為原料，硅含量達(dá)到99%以上，采用合理的粒度級配，使得制品具有高純度、高強(qiáng)度、高密度等特點(diǎn)是玻璃窯用硅磚。
4、外形尺寸的選擇：通過微機(jī)控制的電子配料系統(tǒng)，充分的保證了配料準(zhǔn)確性，也保證了粒度級配的穩(wěn)定性，對產(chǎn)品外觀規(guī)整打下了良好的基礎(chǔ)。再通過對半成品外觀尺寸的嚴(yán)格檢查，干、濕坯兩次把關(guān)，保證了成品尺寸。
在國內(nèi)，玻璃窯在硅質(zhì)大碹砌體中，磚縫是個突出的薄弱環(huán)節(jié)，是堿蒸汽鉆蝕的起始點(diǎn)，玻璃窯損壞主要表現(xiàn)為“鼠洞”形式，產(chǎn)生這方面的原因有兩方面：
1、按照現(xiàn)在硅磚生產(chǎn)的設(shè)備及技術(shù)條件，在機(jī)制成型、燒成過程中，磚坯的扭曲、方正度控制在1mm以內(nèi)比較困難，特別是在批量生產(chǎn)時更是如此，這樣勢必造成砌筑灰縫很難控制在1mm以內(nèi)，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(chǎn)廠家對成品磚進(jìn)行二次加工(工作面除外);
2、要求使用特種硅火泥來砌筑大碹，既要有良好的施工性能和結(jié)合強(qiáng)度，又要具有比硅磚更優(yōu)越的高溫強(qiáng)度性能，從而使磚縫結(jié)合緊密，在大碹加蓋保溫層后能形成封閉結(jié)構(gòu)，延長使用壽命。
玻璃窯烘爐前需做的準(zhǔn)備工作
一、烤窯前由烤窯人員根據(jù)烤窯要求并結(jié)合設(shè)計圖紙對熔窯主體、動力系統(tǒng)和附屬設(shè)備進(jìn)行檢查，對熔窯主體的檢查，主要內(nèi)容為電熔鋯剛玉磚砌體結(jié)構(gòu)是否達(dá)到有關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求，特別注意：
1、大碹：內(nèi)表面是否平整;電熔鋯剛玉磚磚縫寬度是否達(dá)到砌筑規(guī)范要求;縱向磚縫是否整齊均勻;大碹膨脹縫和碹碴磚膨脹縫情況。
2、胸墻：墻體是否平直，有無內(nèi)、外傾現(xiàn)象;膨脹縫留設(shè)是否合適。
3、小爐：小爐膨脹縫是否滿足大碹膨脹時小爐外移的要求，小爐吹出口碹是否有橫向裂紋。
4、山墻及山墻碹：山墻碹磚縫是否達(dá)到設(shè)計和砌筑電熔鋯剛玉磚規(guī)范要求;碹磚有無橫向裂紋;碹碴結(jié)構(gòu)是否合理;碹碴掛鉤磚與托鐵板的間隙是否按設(shè)計要求留設(shè)。
5、投料口L型吊墻：兩側(cè)膨脹縫是否能滿足L型吊墻自由膨脹的需要。
6、卡脖分隔墻：分隔墻磚是否有橫向裂紋;分隔墻磚吊掛結(jié)構(gòu)和安裝是否符合要求，是否有礙分隔墻磚的膨脹;分隔墻與卡脖碹的膨脹縫是否留足。
7、膨脹縫：留設(shè)位置和寬度是否符合要求，能否滿足電熔鋯剛玉磚磚體膨脹的需要，縫內(nèi)有無雜物。
二、經(jīng)檢查合格待烤的熔窯應(yīng)進(jìn)行密封處理。
1、將預(yù)先準(zhǔn)備好的楔子磚蓋住大窯的每節(jié)膨脹縫。
2、蓄熱室墻頂端與蓄熱室碹之間的膨脹縫填入高鋁纖維氈(墻、碹分離結(jié)構(gòu))。
3、蓄熱室碹縫用硅磚覆蓋。
4、小爐脖接縫用高鋁纖維棉填充。
5、所有預(yù)留孔(電視孔、觀察孔、扒渣孔)及烤窯風(fēng)管人口都應(yīng)予以密封。烤窯結(jié)束后，所有上述臨時性密封都應(yīng)認(rèn)真重薪做性密封處理。
三、烤窯前應(yīng)在各測量點(diǎn)(如膨脹縫、山墻兩側(cè)、小爐底部、投料池底部和流道入口底部等)做好窯體膨脹標(biāo)記。
四、認(rèn)真清掃熔窯，清掃采用真空吸塵的方法。在清掃時應(yīng)特別注意：大碹、胸墻內(nèi)表面的清掃，池底和池壁的清掃，小爐的清掃，煙道的清掃等，池底至少真空吸塵三次;認(rèn)真清理各處膨脹縫，清除膨脹縫內(nèi)的所有雜質(zhì)，如木楔、碎磚、火泥、鐵件和焊渣等。有條件的話，用金屬探測儀檢查池底，用磁鐵吸取金屬。
五、準(zhǔn)備好烤窯在達(dá)到工作溫度時需要使用的耐火磚和密封材料，并放在窯上適當(dāng)位置預(yù)熱。
六、制定升溫曲線，做好烤窯日志。
七、準(zhǔn)備好烤窯用各種工器具，并對人員分工進(jìn)行安排。
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