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新王者葡京耐火材料行业知识

玻璃窑炉电熔AZS砖池壁的非正常侵蚀的原因分析和控制

玻璃制造行业内,同样的玻璃制品,同样的玻璃窑炉,维修时间、维修部位、窑炉使用寿命却不尽相同。正常的材料侵蚀是材料的设计使用时间范围,非正常材料侵蚀是在不一定固定的位置和材料的设计使用寿命之内出现的恶性状况。出现这些状况的隐性负面效应很大,影响的不仅是玻璃企业的经济利益,一定程度上也影响和制约了整个玻璃行业的健康发展。
1 电熔AZS砖内必然存在的有害成分及侵蚀机理
1.1 玻璃相
电熔锆刚玉新王者葡京耐火材料制品的相组成是斜锆石、刚玉、少量莫来石、玻璃相和气孔。在电熔锆刚玉砖制造过程中,为了减少和消除残余热应力,制品中需要有一定量的玻璃相作为缓冲热应力的吸收剂。然而,由于玻璃相的存在,也带来一些弊端,就新王者葡京耐火材料抗玻璃液的侵蚀而言,玻璃相是薄弱环节。在发生侵蚀过程中,首先是玻璃相析出,并与高温玻璃熔体发生置换,进而加速对晶体的侵蚀。玻璃相在高温使用条件下,还会发生渗出并伴随放出气泡,进而污染玻璃熔体。
1.2 渗碳
一般还原法生产的锆刚玉电熔砖制品,渗碳均比较严重,据文献报导,依新王者葡京耐火材料断面口的颜色判断其相应的碳含量:浅灰色0.03%~0.06%,灰白色<0.03%,灰色0.08%~0.18%,深灰色0.15%~0.19%。即使先进的氧化法(长电弧与吹氧法)生产的制品也含有一些碳(<0.01%)。渗碳是以碳化物、会夹杂氮化物、硫化物、固体碳及残存还原性气体形式存在。在氧化条件下使用时放出气体,引起玻璃相渗出温度降低的现象。AZS砖中含有玻璃相较多(33一般是20%左右)时,在1100℃以上,将软化渗出,并随温度的升高而加剧流失,玻璃相的渗出,与砖中存在的碳、碳化物、低价的铁钛等杂质有关。当窑内为氧化气氛时,由于氧向砖体扩散,与这些杂质反应,放出CO2、SO2等气体。这些气体将熔融的玻璃相挤出,并且表面形成核泡,结晶相因失去玻璃相的结合而造成流失,这就是AZS砖的侵蚀原因。
2电熔AZS砖生产过程中有害成分的进入
2.1夹砂现象和其它异物进入制品内
石英砂加水玻璃生产的浇注模型,夹砂现象是指类似池壁砖型在浇注时,高温熔液在模型内逐渐上升,没有被熔液覆盖的部分经过高温,表面面砂块状脱离,掉入熔液内,形成夹砂现象。由于经过1750℃的高温,加入砂皮呈玻璃态存在于制品内部。另外,熔化过程中有一个平料程序,平料工具为铸钢钢钎,钢钎长时间在高温熔液内会使其质地软化,在撬动未熔料块时有钢钎断掉的现象,断掉在熔液内的钢钎有可能被完全熔化在熔液内,使制品内铁含量加大,也有可能没有完全熔化,浇注时进入制品。
2.2 电熔AZS砖的氧化均匀程度
电熔AZS砖的氧化程度或者氧化均匀程度是制品品质是否优良的关键指标之一。在吹氧工艺制定方面各个厂家都有完善的制度要求,但在氧枪位置设置方面大多存在缺陷。在吹氧时氧枪孔堵塞是一个不可避免的现象。氧枪一般有7个出氧孔分布在球头的四周或底部,当某一个或者几个出氧孔堵塞时就会造成制品氧化程度不均匀,严重的能看出来,不严重的不易直观判断。即便是在一块单砖上就会有颜色不一致现象,颜色深表示渗碳量大,颜色浅表明渗碳量小。氧枪孔的堵塞直接导致制品氧化效果差,制品渗碳量增加。在玻璃窑炉运行时,玻璃相伴随气泡析出,大多是二氧化碳气体。
3 玻璃窑炉缝隙的形成
3.1 研磨加工或者砌筑窑炉
制品在加工研磨时,机床床面老化后平整度达不到要求,造成制品直面中间凸起或者凹进,预组装时把缝隙上下均化,看似缝隙不大。窑炉砌筑时由于基础平整度误差或者制品底部缺陷,施工者的疏忽造成制品底部架空。最终烤窑时制品膨胀未必按照均化的缝隙定型,有可能造成池壁砖底部或者上部缝隙明显加大。
3.2窑坎规格设计方面
玻璃窑炉中,窑坎砖的排列设置不恰当同样会造成窑坎因玻璃液冲击出现变形的现象,由于窑坎砖要经得住玻璃液翻动时的冲击力,因此窑坎要有足够的厚度以及支撑。支撑砖高度需超出窑坎砖高度的1/2才会更加有效支撑。当窑坎砖受到玻璃液冲击而变形时,就会使砖与砖连接处缝隙变宽。
3.3窑炉变形
在烤窑的温度区间,电熔AZS砖内的锆成分在1100℃时其单斜相转变为四方相,这时会产生一些体积变化,温度不稳定时的温度降低又会向相反的方向发生一些体积变化,这种温度波动造成锆成分的体积逆向变化是制品炸裂的根本原因。烤窑时通常在1100℃设一个保温阶段,使电熔AZS砖体积转换充分。
4 非正常侵蚀现象
4.1 玻璃液的黏度与温度
窑炉温度越高玻璃液黏度越小。玻璃窑炉工艺温度高是有因素要求的(如全氧燃烧技术,超白玻璃等),适当提高玻璃熔制温度可提高熔化率,降低玻璃液黏度,有利于气泡的排出。降低玻璃液黏度有利于玻璃品质的提升,但对池壁砖的耐侵蚀方面是不利的,主要表现为对池壁砖缝隙的侵蚀,属于非正常侵蚀。黏度低,玻璃液易
进入砖缝,砖的玻璃相伴随气泡析出,气泡的向上运动以及玻璃液的回流机械运动产生的摩擦力更加重对砖缝的侵蚀,这是砖缝非正常侵蚀的根源所在,因此砖缝越小越好。
4.2 池壁竖缝的非正常侵蚀
窑炉运行时,玻璃液会渗入超标砖缝。在此环境下,砖缝内的玻璃液与砖缝内析出的玻璃相、气泡同时向上的机械运动造成了砖缝的加剧侵蚀,再加上玻璃液的流动在缝隙处有一个回流作用,这个回流作用是一个机械流动的冲刷过程,会使砖缝越来越大,这就是非正常侵蚀状态之一。
4.3 池壁砖液面线处的非正常侵蚀
制品玻璃相含量大时,低劣的制品品质含有大量杂质,玻璃相严重超标,其钠含量会达到2%以上,在窑炉运行时,玻璃相大量析出,随着玻璃液的流动与玻璃相的液体摩擦运动,玻璃相一面大量析出,一面被玻璃的流动带走,三相交界处的侵蚀速度非常快,窑龄设计5年的有些不到2年就把池壁上部300mm处部分全部侵蚀掉。这就是典型的非正常侵蚀现象。其它侵蚀因素已有大量文献报道,这里不再赘述。
4.4 窑坎砖的竖缝侵蚀现象
当窑坎砖受到玻璃液冲击而变形时,就会在砖与砖连接处出现缝隙变宽的现象。变宽的缝隙给玻璃液提供了存在空间,玻璃相伴随气泡析出时与液态玻璃的向上运动摩擦导致窑坎砖的非正常侵蚀,显示的锯齿状。
4.5 池壁钻洞侵蚀因素
(1)制品内存在异物铁钎时,铁是有害物质之一,要严格控制。铁本身含有超过2%的碳含量,会加剧对制品侵蚀,也是影响玻璃制品质量的有害物质之一。
(2)制品内存在夹砂现象,并且是集中存在。
(3)因氧枪出氧孔堵塞,不能均匀氧化时,造成的制品内渗碳量高,在遇到缝隙时,由于气泡伴随玻璃相析出,加剧了对制品的局部非正常侵蚀。
(4)制品的跨棱裂纹或者局部裂纹、渗碳量大汇聚一起时,玻璃液的回流冲刷、玻璃相含量过高而析出大量玻璃相伴随气泡,甚至是玻璃熔液泄露事故。
5 结论
(1)玻璃液无缝不入,制品之间的缝隙会造成玻璃液回流的机械冲刷,缝隙内析出玻璃时伴随气泡析出,加剧了对制品缝隙的侵蚀,在窑炉整体验收时,对缝隙的要求越严格越好。
(2)窑炉砌筑时,确保基础平稳,不能有制品架空现象,膨胀缝预留合理或者砌筑人员的业务把关要严格。
(3)窑坎砖内侧护砖的高度与宽度规格要适当加大。护砖要切实起到支撑作用。
(4)电熔AZS砖生产过程要对氧枪出氧孔是否堵塞进行有效的制度管理,对氧枪位置设置要便于观察氧枪出氧孔的状态。
(5)石英砂加水玻璃制作的砂型,水玻璃比例不能低于8%,水玻璃量小时会造成浇注时的面砂脱落现象,给制品带来内在隐患。最好选择树脂砂模型制作的电熔AZS砖。


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