玻璃熔窯用池壁綁磚的研究

周金毅 商宜農(nóng) 李篤斌 郭嘉利 李樹卿 孟 磊

1.中國建材國際工程集團有限公司 上海 200063 2.淄博旭硝子剛玉材料有限公司 山東淄博 255200

一、前言

貼綁磚作業(yè)是延長窯爐壽命的重要手段，也是眾多玻璃企業(yè)所熟悉的窯爐維護作業(yè)方式[1]，對于綁磚要求致密耐玻璃液侵蝕，同時也要求貼綁磚作業(yè)中避免炸裂，否則會嚴重影響綁磚使用效果，這是矛盾的兩個方面，本文從電熔磚自身特性與貼綁磚作業(yè)兩方面探討如何能夠做到二者的統(tǒng)一。

二、電熔磚特性實驗

（一）樣品選擇

選擇200mm*230mm*200mm的33#，36#AZS普通澆鑄樣品，鑄口面位于200mm*200mm平面，從鑄口面對面角部切開50mm*50mm*120mm的樣品進行成分分析、熱膨脹測定與熱震試驗。

（二）電熔磚特性測試條件、方法

化學成分采用RIX2100 PrimusⅡZSX100e熒光分析儀進行分析，熱膨脹測定采用DLY-9500型橫型熱膨脹儀測定，溫度為100-1400℃，溫度間隔為50攝氏度；熱震實驗將樣品加熱到1100℃，保溫30分鐘，然后空氣中冷卻10min方式循環(huán)10次，測定出現(xiàn)裂紋與剝落的回數(shù)。

三、電熔磚實驗結果

（一）化學分析結果匯總如下表1所示：

（二）熱膨脹曲線測定

將各溫度點測定結果做成曲線，置于統(tǒng)一表格中，結果對比如圖1：

從圖1中可以看出，雖然樣品成分有所差別，但熱膨脹率差別不大，最大值為0.83%，熱膨脹率在1100-1200℃之間有突變，其余基本可以看做是線型關系。

（三）熱震試驗

為確認如前所述，將從樣品角部切成的50mm×50mm×120mm樣品加熱到1100℃，保溫30分鐘，然后常溫空氣中冷卻10min（溫度25℃）方式循環(huán)10次，測定出現(xiàn)裂紋與剝落的回數(shù)，匯總結果如下表2所示，裂紋與剝落回數(shù)出現(xiàn)的越晚，表明抗急冷急熱能力越強：

表1

圖1 33#，36#AZS熱膨脹曲線

圖2 熱震照片

從結果看，氧化硅、氧化鈉含量較低的33#-3樣品最先出現(xiàn)裂紋，而氧化硅、氧化鈉含量較高的36#樣品出現(xiàn)裂紋的回數(shù)要晚，但所有樣品出現(xiàn)剝落回數(shù)相同，但整體不抗熱沖擊，急冷急熱情況非常容易發(fā)生裂紋，與成分差別幾乎無關，剝落部位為產(chǎn)品角部，裂紋位置隨機不具有規(guī)律。

四、貼綁磚作業(yè)分析

在通常窯爐貼綁磚作業(yè)時，會常見有以下兩種種烤磚方式：

I）將綁磚在窯爐池壁等位置放置加熱到一定溫度后實施貼綁磚作業(yè)[2]；

II）將綁磚在特制的加熱爐內加熱到900℃左右取出再進行貼綁磚作業(yè)。

兩種綁磚預熱方式加熱能達到的溫度均在1000℃以下。因為綁磚所在的位置處于玻璃窯爐熔化池中固液氣三相交界處，使用環(huán)境十分惡劣。雖然現(xiàn)在綁磚作業(yè)的方法比以前有較大程度的革新，但是其使用環(huán)境沒有變化。因此需要優(yōu)先從電熔磚方面進行改善，通過前面的分析，有以下幾個方面可以作為改善的考慮方向：

①從耐侵蝕性方面考慮，36#電熔磚的耐侵蝕性要優(yōu)于33#電熔磚，如果適當提高其中氧化硅、氧化鈉含量的話，炸裂情況會略有改善。

②因為AZS電熔磚存在異常膨脹的區(qū)間，如果能夠減少該異常膨脹區(qū)間內的膨脹率差，則可以有效避免貼磚過程中磚材的炸裂現(xiàn)象，這個可以作為今后的研究方向。

③從AZS磚自身特性方面而言，其遵循從外到內，從上而下的逐層凝固方式，因此綁磚底部、四周致密，上部、中間位置組織相對疏松，因此在熱震實驗中表現(xiàn)為角部的剝落，如果能夠將產(chǎn)品組織做的足夠均勻，則也可以減少貼綁磚后的炸裂。

五、結論、探討

綜合以上分析，可以得到以下結論：

1.33 #，36#AZS綁磚樣品熱膨脹率近似，與化學成分關系不大；

2.33 #，36#AZS綁磚樣品熱震性能差，急冷急熱很容易出現(xiàn)裂紋，與化學成分幾乎無關；

3.現(xiàn)有貼綁磚作業(yè)的綁磚加熱溫度無法避免AZS的異常熱膨脹區(qū)間。

為了確保綁磚產(chǎn)品的耐用性，減少貼磚及使用過程中的炸裂，可以考慮從以下方面進行改善：

1.電熔磚材質選擇：優(yōu)先選擇36#產(chǎn)品，可以考慮適當提高氧化硅、氧化鈉含量。

2.電熔磚制造改善：從兩個方面著手，可以在確保整體致密性基礎上考慮適當切除綁磚四周致密層，但更根本的是要考慮減少電熔磚的異常膨脹區(qū)間的膨脹率差別。

3.貼磚作業(yè)改善：貼綁磚時提高加熱溫度提高到1200℃以上，同時確保溫度。