玻璃熔窯用池壁綁磚的研究

周金毅 商宜農 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

貼綁磚作業是延長窯爐壽命的重要手段，也是眾多玻璃企業所熟悉的窯爐維護作業方式[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兩方面探討如何能夠做到二者的統一。

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10次，測定出現裂紋與剝落的回數。

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10次，測定出現裂紋與剝落的回數，匯總結果如下表2所示，裂紋與剝落回數出現的越晚，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樣品最先出現裂紋，而氧化硅、氧化鈉含量較高的36#樣品出現裂紋的回數要晚，但所有樣品出現剝落回數相同，但整體不抗熱沖擊，急冷急熱情況非常容易發生裂紋，與成分差別幾乎無關，剝落部位為產品角部，裂紋位置隨機不具有規律。

四、貼綁磚作業分析

在通常窯爐貼綁磚作業時，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[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。

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，使用環境十分惡劣。雖然現在綁磚作業的方法比以前有較大程度的革新，但是其使用環境沒有變化。因此需要優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間，如果能夠減少該異常膨脹區間內的膨脹率差，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為角部的剝落，如果能夠將產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裂紋，與化學成分幾乎無關；

3.現有貼綁磚作業的綁磚加熱溫度無法避免AZS的異常熱膨脹區間。

為了確保綁磚產品的耐用性，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：優先選擇36#產品，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間的膨脹率差別。

3.貼磚作業改善：貼綁磚時提高加熱溫度提高到1200℃以上，同時確保溫度。