玻璃熔窯窯型結(jié)構(gòu)及內(nèi)襯耐材的選擇

耐火材料是玻璃熔窯的主要構(gòu)筑材料，它對玻璃質(zhì)量、能源消耗乃至產(chǎn)品成本都有決定性的影響。玻璃熔制技術(shù)的發(fā)展在很大程度上依賴于耐火材料制造技術(shù)的進(jìn)步和質(zhì)量的提高。

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(jià)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(gè)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(shí)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(shí)，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(gè)部位主要受堿蒸汽及配合料的沖刷作用，根據(jù)設(shè)計(jì)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?！?br />
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(jì)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，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(gè)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(jià)格低廉即可。故一般采用低氣孔黏土磚。　


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(jiān)硬而致密的結(jié)晶硅石作為制品的原料較好，因?yàn)槟z結(jié)硅石雜質(zhì)含量較高，耐火度低，不夠堅(jiān)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(shí)，需要考量的一個(gè)指標(biāo)。這個(gè)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(gè)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(shí)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。