超白玻璃熔窯池壁侵蝕情況及現(xiàn)象分析

眾所周知，超白玻璃具有良好的透光性能。在超白玻璃的熔化階段，超白玻璃液有著良好的透熱性，從而導(dǎo)致超白玻璃液深度方向溫度梯度小，玻璃液總體溫度高，玻璃液粘度更小，流動(dòng)性更強(qiáng)，池壁的侵蝕更加嚴(yán)重。本文將對(duì)超白玻璃熔窯池壁的侵蝕情況并對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行了分析，以求改善超白玻璃熔窯池壁的侵蝕情況。超白玻璃是一種超透明低鐵玻璃。它是一種高品質(zhì)、多功能的新型高檔玻璃品種，透光率可達(dá)91.5%以上，具有晶瑩剔透、高檔典雅的特性，有玻璃家族“水晶王子”之稱，因而被廣泛應(yīng)用于高端市場(chǎng)。同時(shí)超白玻璃也因其透光率好被廣泛應(yīng)用于一些科技產(chǎn)品、電子產(chǎn)品、高檔轎車玻璃、太陽(yáng)能電池等行業(yè)。由于超白玻璃配料及熔制的不同造成其熔窯具有一定特點(diǎn)。(1)超白玻璃配方中鐵含量低，一般在120ppm以下，玻璃液熱透過能力強(qiáng)，因此池底的溫度要高于普通透明玻璃。(2)熔融的超白玻璃液的導(dǎo)熱系數(shù)很高，是普通玻璃的3~4倍，熔窯內(nèi)玻璃液在池深方向的溫度梯度相對(duì)較小，這將造成玻璃液的澄清困難，玻璃液中的微氣泡不易排出。為了獲得較高的熔制質(zhì)量因子，適當(dāng)加長(zhǎng)澄清帶的長(zhǎng)度。一、超白玻璃熔窯池壁的設(shè)計(jì)（2013年）圖1是一張超白玻璃熔窯池壁剖面圖。由于超白玻璃的透熱性較高，出于對(duì)池底的保護(hù)考慮，超白玻璃熔窯的玻璃液深度比普通玻璃熔窯要深，一般設(shè)計(jì)1400~1500mm左右。池壁保溫情況和普通玻璃熔窯類似，池壁電熔磚外設(shè)計(jì)50mm左右的池壁密封料，然后是100mm厚的池壁保溫磚和30mm左右厚的硅酸鈣保溫板，液面線處設(shè)池壁冷卻風(fēng)，并設(shè)計(jì)高度為350~600mm左右的后期池壁貼磚空間，池壁磚與磚之間有的不留膨脹縫，也有設(shè)1~2mm的膨脹縫。材料的選擇方面，超白玻璃熔窯熔化帶池壁一般設(shè)計(jì)選用36#電熔鋯剛玉磚(加強(qiáng)澆鑄)。澄清帶池壁材料配置差別較大，有選用36#電熔鋯剛玉磚(加強(qiáng)澆鑄)的，也有選用33#電熔鋯剛玉磚(加強(qiáng)澆鑄)的，同時(shí)也有一些選用33#電熔鋯剛玉磚(傾斜澆鑄)。工作部或靠近工作部的通路或冷卻部池壁，由于電熔aβ剛玉磚有極低的發(fā)泡指數(shù)和較低溫度下較強(qiáng)的抗侵蝕性能，一般選用電熔aβ剛玉磚(普通澆鑄)。一窯六線超白玻璃熔窯（歸CTIEC所有）二、熔窯池壁的侵蝕情況及現(xiàn)象分析1、池壁頂部的侵蝕情況一座運(yùn)行了約5年的超白玻璃熔窯池壁材質(zhì)為36#電熔鋯剛玉磚(加強(qiáng)澆鑄)，設(shè)計(jì)高度為1500mm，綁磚設(shè)計(jì)高度為350mm，進(jìn)行過一次綁磚。在玻璃熔窯熱點(diǎn)附近，池壁頂部的侵蝕高度約600mm,超出了最初設(shè)計(jì)時(shí)的綁磚高度。分析原因,主要是超白玻璃的特性決定了池壁磚的侵蝕速度。因此設(shè)計(jì)時(shí)注意留出足夠的綁磚高度。電熔鋯剛玉磚的侵蝕程度（歸CTIEC所有）原因分析：超白玻璃與普通玻璃最大的區(qū)別是鐵含量極低，玻璃液的透熱性強(qiáng),玻璃液深度方向的溫度梯度小，超白玻璃窯爐中下部玻璃液溫度高。試驗(yàn)表明，電熔鋯剛玉磚的侵蝕速度隨溫度增加呈對(duì)數(shù)級(jí)增加，尤其是在玻璃熔化溫度范圍內(nèi)(1500~1600℃)，溫度每升高100℃，電熔鋯剛玉磚的侵蝕速率提高2倍。池壁冷卻風(fēng)可有效降低吹風(fēng)處玻璃液溫度,降低該處池壁的侵蝕速率。但對(duì)超白玻璃而言，池壁磚中下部玻璃液溫度比普通玻璃液溫度高，仍可能處于電熔鋯剛玉磚較高的侵蝕速率溫度范圍，從而導(dǎo)致了超白玻璃熔窯池壁侵蝕高度要高、侵蝕更加嚴(yán)重的情況。2、池壁磚磚縫、中下部池壁的侵蝕情況一座運(yùn)行了約5年的超白玻璃熔窯池壁材料為36#電熔鋯剛玉磚(加強(qiáng)澆鑄)。在玻璃熔窯1#小爐處池壁，池壁磚上除了玻璃液流動(dòng)留下的刷痕外，池壁磚磚縫池壁侵蝕嚴(yán)重。法國(guó)西普公司解釋池壁磚磚縫侵蝕嚴(yán)重的原因是電熔鋯剛玉磚磚縫內(nèi)發(fā)生了“電化學(xué)反應(yīng)”。法國(guó)西普公司通過模擬池壁磚接縫試驗(yàn)顯示，在低于1120℃以下的磚縫處，玻璃液會(huì)與電熔鋯剛玉磚產(chǎn)生大量氣泡，氣泡的產(chǎn)生會(huì)使玻璃液滲入耐火材料內(nèi)部，從而加劇了耐火材料的侵蝕。氣泡產(chǎn)生的原因極有可能來自于電熔鋯剛玉磚的“電化學(xué)反應(yīng)”。而電熔磚與玻璃液之間的“電化學(xué)反應(yīng)”主要是因?yàn)橐韵聨讉€(gè)因素的存在:玻璃中存在的堿性物質(zhì)、低溫下斜鋯石結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的耐火材料導(dǎo)電性、磚縫中氧氣的存在?！半娀瘜W(xué)反應(yīng)”只要滿足上述條件都會(huì)發(fā)生，只不過是超白玻璃液溫度更高，粘度更小，氣泡更容易析出，所以才會(huì)出現(xiàn)超白玻璃熔窯池壁磚縫侵蝕更嚴(yán)重的現(xiàn)象。一座運(yùn)行了約3年的超白玻璃熔窯池壁材料為36#電熔鋯剛玉磚(加強(qiáng)澆鑄)。磚縫看似已通透，隨時(shí)會(huì)有滲漏玻璃液的危險(xiǎn)。該窯有多處發(fā)生該現(xiàn)象，且多出現(xiàn)在熔窯立柱相應(yīng)位置處。分析原因，可能由于立柱處池壁空間狹窄散熱困難，磚縫溫度高發(fā)生強(qiáng)烈的“電化學(xué)反應(yīng)”。同樣可以想象，如果中下部池壁磚存在鑄口、氣孔等缺陷，一旦與外界空氣接觸,鑄口等部位同樣會(huì)發(fā)生“電化學(xué)反應(yīng)”，在電熔磚內(nèi)部產(chǎn)生“鉆蝕”現(xiàn)象，會(huì)加快鑄口等部位的侵蝕。國(guó)內(nèi)某超白玻璃生產(chǎn)線出現(xiàn)過池壁鑄口滲漏玻璃液而導(dǎo)致停產(chǎn)冷修的情況，大概也就是鑄口部位發(fā)生“電化學(xué)反應(yīng)”而產(chǎn)生的“鉆蝕”現(xiàn)象所致。電熔鋯剛玉磚的侵蝕速率與玻璃液的流動(dòng)速率呈線性關(guān)系，在玻璃熔化溫度范圍內(nèi)(1500~1600℃)，玻璃液的流動(dòng)速度每提高1倍，電熔鋯剛玉磚在該溫度下的侵蝕速度提高約10%。超白玻璃下部玻璃液溫度的提高降低了玻璃液粘度，增加了玻璃液的流動(dòng)速率，加快了池壁磚的侵蝕速度。一座運(yùn)行了約3年的超白玻璃熔窯澄清帶池壁材質(zhì)為33#電熔鋯剛玉磚(加強(qiáng)澆鑄)。上部池壁的侵蝕情況和普通玻璃熔窯相比沒什么區(qū)別，下部池壁的侵蝕情況讓我們體會(huì)到了玻璃液流速對(duì)池壁侵蝕的影響。該窯下部池壁最深侵蝕深度約100mm。從池壁的侵蝕速度看，如果該部位選用傾斜澆鑄電熔鋯剛玉磚，鑄口部位可能會(huì)給窯后期帶來風(fēng)險(xiǎn)。該部位選用36#加強(qiáng)澆鑄電熔鋯剛玉磚會(huì)更好。3、電熔aβ剛玉磚的侵蝕情況盡管電熔aβ剛玉磚在1350℃下有良好的抗玻璃液侵蝕性能和極低的發(fā)泡指數(shù)，但對(duì)超白玻璃而言，較高的玻璃液溫度及其帶來的玻璃液的流動(dòng)性增加，同樣會(huì)加快電熔a?剛玉磚侵蝕速度。

實(shí)際從電熔aβ剛玉磚的侵蝕程度上看，也許不會(huì)影響玻璃窯爐的使用壽命，但會(huì)在很大程度上影響玻璃產(chǎn)品質(zhì)量。另外，溫度對(duì)電熔aβ剛玉磚侵蝕速度的影響會(huì)更大，特別是在溫度超過1300℃區(qū)域應(yīng)謹(jǐn)慎使用，國(guó)內(nèi)有超白玻璃生產(chǎn)線因電熔aβ剛玉磚侵蝕過快導(dǎo)致滲漏玻璃液而停產(chǎn)冷修的情況。電熔aβ剛玉磚的侵蝕程度（歸CTIEC所有）三、總結(jié)1、由于超白玻璃窯池壁整體侵蝕比傳統(tǒng)玻璃窯嚴(yán)重，所以在池壁設(shè)計(jì)配材時(shí)要考慮選用耐侵蝕好的高性能電熔鋯剛玉磚。普通的33#AZS磚無法滿足要求，選用36#電熔鋯剛玉磚，特殊部位選用41#電熔鋯剛玉磚。2、由于超白玻璃熔窯池壁的侵蝕高度較普通玻璃熔窯高，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合窯齡情況增加窯后期池壁貼磚高度，方便生產(chǎn)操作。3、池壁磚的冷卻強(qiáng)度應(yīng)加強(qiáng)，池壁外側(cè)的保溫強(qiáng)度宜減弱，特別是熔化帶區(qū)域。在生產(chǎn)過程中，需要經(jīng)常觀察池壁侵蝕情況，及時(shí)采取風(fēng)冷或者水冷的保護(hù)措施，確保生產(chǎn)安全。4、超白玻璃熔窯池壁更應(yīng)該注意“電化學(xué)反應(yīng)”對(duì)池壁磚縫侵蝕作用的影響。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)不留或減小電熔鋯剛玉磚之間的磚縫，在設(shè)計(jì)池壁外側(cè)保溫時(shí),最好預(yù)留出磚縫位置，以便觀察，也可方便吹風(fēng)冷卻，減少池壁磚縫侵蝕，進(jìn)一步延遲提高窯齡。池壁冷卻風(fēng)系統(tǒng)（歸CTIEC所有）5、不宜過分強(qiáng)化超白玻璃熔窯的池底保溫，否則會(huì)加劇池底磚的侵蝕速度。雖然設(shè)計(jì)時(shí)有的熔窯池深已經(jīng)加深至1.5m，但在