玻璃熔窯爐型、耐火材料及烘爐介紹
2020-10-10 11:51:16 點擊：
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，且由于其生產工藝成熟，價格便宜，在玻璃窯爐中運用廣泛。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變仍在進行中，且在晶相轉變過程中有較大的體積變化，導致硅磚的熱渡穩定性較差。當溫度達到1470時，硅磚中的鱗石英會轉變成方石英，方石英是硅磚中穩定的一種晶相，會增強硅磚的理化性能指標，當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) 產生侵蝕反應，在硅磚中開始產生玻璃相，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的抗侵蝕能力，但在格子體高溫區，鎂磚易受SiO2、V2O5和CaO的侵蝕，造成格子磚體積膨脹而產生剝落。在格子體中下部，也就是格子體的冷凝區，鎂磚易發生硫酸鹽的侵蝕反應。直接結合鎂鉻磚是目前中下部格子體的佳選擇，但直接結合鎂鉻磚中的Cr2O3會對水資源產生污染,歐美一些國家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。
堿性磚導熱系數高，膨脹系數大且蠕變率較高，烤窯時產生變形，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，在溫度相對穩定的情況下，兒乎可以用在玻璃窯爐的所有高溫區。電熔鋯剛玉磚大的缺點是其熱震穩定性差，不適合用在溫度波動較大的部位。同時電熔鋯剛玉磚導熱系數高，造成窯體散熱量大，不利于節能和改善操作環境。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而成，由于天然莫來石原料的化學成分和礦物組成的不穩定，燒結的莫來石磚的理化性能指標穩定性較差，高溫蠕變率較高，似其高溫強度和熱篪穩定性較高，可以用在熔窯溫度較低的區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，用作頂部的材質必須具備高的耐火度、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。
而高品質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，高品質高純硅磚成為各玻璃生產廠家的理想產品。
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：碹頂用高品質玻璃窯硅磚，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非常輕微。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。
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?！?/div>
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品質硅磚，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?！?/div>
4高品質玻璃窯硅磚的選擇
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，而不是玻璃窯用高品質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：高品質硅磚從礦物組成看，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。
3、熔融指數低：熔融指數(Al2O3+2R2O)是越來越多的用戶在選擇高品質玻璃窯硅磚時，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。洛耐高品質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、高密度等特點是高品質玻璃窯用硅磚。
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，保證了成品尺寸精確。
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、要求使用特種高品質硅火泥來砌筑大碹，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。
玻璃窯烘爐前需做的準備工作
一、烤窯前必須由烤窯專業人員根據烤窯要求并結合設計圖紙對熔窯主體、動力系統和附屬設備進行檢查，對熔窯主體的檢查，主要內容為電熔鋯剛玉磚砌體結構是否達到有關規范和設計要求，特別注意：
1、大碹：內表面是否平整;電熔鋯剛玉磚磚縫寬度是否達到砌筑規范要求;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、外傾現象;膨脹縫留設是否合適。
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：山墻碹磚縫是否達到設計和砌筑電熔鋯剛玉磚規范要求;碹磚有無橫向裂紋;碹碴結構是否合理;碹碴掛鉤磚與托鐵板的間隙是否按設計要求留設。
5、投料口L型吊墻：兩側膨脹縫是否能滿足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;分隔墻磚吊掛結構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，縫內有無雜物。
二、經檢查合格待烤的熔窯應進行密封處理。
1、將預先準備好的楔子磚蓋住大窯的每節膨脹縫。
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、碹分離結構)。
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、所有預留孔(電視孔、觀察孔、扒渣孔)及烤窯風管人口都應予以密封?？靖G結束后，所有上述臨時性密封都應認真重薪做密封處理。
三、烤窯前應在各測量點(如膨脹縫、山墻兩側、小爐底部、投料池底部和流道入口底部等)做好窯體膨脹標記。
四、認真清掃熔窯，清掃采用真空吸塵的方法。在清掃時應特別注意：大碹、胸墻內表面的清掃，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;認真清理各處膨脹縫，清除膨脹縫內的所有雜質，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、準備好烤窯在達到工作溫度時需要使用的耐火磚和密封材料，并放在窯上適當位置預熱。
六、制定升溫曲線，做好烤窯日志。
七、準備好烤窯用各種工器具，并對人員分工進行安排。
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