【華窯恒賓】耐火材料是玻璃窯爐的物質(zhì)基礎(chǔ)，它對(duì)窯爐的整體效益影響極大，必須慎重選材。耐火材料不僅用量大，一座500t/d級(jí)的浮法玻璃熔窯大概要用5000t左右的耐火材料，而且其費(fèi)用占全窯造價(jià)乃至整個(gè)工廠投資的主要比重，故必須合理選材。所謂合理，即技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面都應(yīng)“恰如其分”。其選用原則應(yīng)遵循下面幾點(diǎn)：

①滿足必要的使用性能，如高溫性能、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、體積穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。

②不污染玻璃液，不影響玻璃液質(zhì)量。

③盡可能長(zhǎng)的使用壽命。

④砌在一起的不同材質(zhì)的耐火材料之間在高溫下沒有接觸反應(yīng)。

⑤盡可能少的用料量和散熱損失。

⑥易損部位用優(yōu)質(zhì)材料，其他部位用一般材料，做到“合理配套，窯齡同步”。

耐火材料在玻璃窯中使用時(shí)的損壞情況

耐火材料在玻璃窯爐中使用時(shí)，由于高溫、火焰、料粉、氣氛、氣流和液流等作用，會(huì)遭到嚴(yán)重的破壞，大大影響了窯爐的使用壽命。從烤窯起，耐火材料在窯爐中的使用即開始，操作不當(dāng)，同樣會(huì)使耐火材料受到很大的，甚至是很嚴(yán)重的損壞，需特別注意。下面介紹幾種損壞情況。

蝕損

窯內(nèi)料粉、玻璃液和火焰氣體在高溫下都會(huì)侵蝕耐火材料。配合料中的純堿、芒硝、硼酸鹽、氟化物、氧化物在高溫下與耐火材料表面作用，生成低共熔物或疏松狀物，并借助耐火材料本身的空隙或界面的交代反應(yīng)繼續(xù)向磚體內(nèi)部滲透擴(kuò)散，而使耐火材料逐漸被溶解、剝落而減薄、變質(zhì)、進(jìn)行重結(jié)晶等。上述各種鹽類與化合物的蝕損機(jī)理是不同的，芒硝比純堿的蝕損作用強(qiáng)得多。

料粉對(duì)耐火材料的蝕損作用主要表現(xiàn)在粉料高溫蒸發(fā)的堿性蒸氣對(duì)耐火材料的侵蝕，如硅磚表面的熔蝕、內(nèi)部的“鼠洞”等，以及格子磚中的反霞石化作用等。再者，粉料中超細(xì)粉的飛料在蓄熱室格子體中集聚，形成瘤子，堵塞格子孔，嚴(yán)重時(shí)造成格子磚倒塌、損毀，被迫熱修。蝕損作用隨溫度升高而加劇，熔化溫度每提高50?60℃就會(huì)使使用期限縮短約一年。前臉墻、加料口、熔化部前部空間、池壁、小爐、蓄熱室上層格子體等部位都會(huì)受到料粉的蝕損。

玻璃液對(duì)耐火材料的蝕損作用比料粉要小得多，玻璃液與耐火材料界面層上的相反應(yīng)是復(fù)雜的。玻璃液首先溶解耐火材料中的游離的SiO2。莫來石的溶解速度較小，它聚集到玻璃液和耐火材料的界面上，雖然小結(jié)晶的莫來石溶解了，但在使用時(shí)大結(jié)晶的莫來石甚至有了增長(zhǎng)。耐火材料被侵蝕后，與它接觸的熔融物中增添了SiO2和Al2O3的成分。熔融物將擴(kuò)散到玻璃液的其余部分中去。在擴(kuò)散過程中，熔融物的成分發(fā)生變化，SiO2和堿液增加了，而在界面上發(fā)生了β-Al2O3結(jié)晶的聚集作用，所以，在耐火材料與玻璃液的接觸面上，首先是莫來石層，接著是β-Al2O3層，然后是未受侵蝕的耐火材料。耐火材料溶解后，使玻璃液黏度增大，促使在耐火材料表面形成較難移動(dòng)的保護(hù)層，減弱了繼續(xù)侵蝕的作用。

玻璃液對(duì)耐火材料的侵蝕作用，取決于其黏度和表面張力等物理性質(zhì)。黏度低和表面張力小的玻璃液更容易浸潤(rùn)耐火材料，并從其表面細(xì)孔吸入內(nèi)部，使整個(gè)耐火材料受到強(qiáng)烈的侵蝕。高堿玻璃具有較低的黏度，硼硅酸鹽玻璃的表面張力小，所以，它們的侵蝕作用就劇烈。提高熔制溫度會(huì)降低熔融玻璃液的黏度和表面張力，從而也加速了侵蝕作用。含硼酸、磷酸、氟、鋁、鋇化合物的玻璃液，對(duì)耐火材料有劇烈的侵蝕作用，強(qiáng)烈的玻璃液對(duì)流和不穩(wěn)定的液面會(huì)把保護(hù)層沖刷掉，加速蝕損。對(duì)耐火材料本身來說，蝕損程度主要與它的化學(xué)組成、礦物組成和結(jié)構(gòu)狀態(tài)有關(guān)。一般耐火材料的結(jié)構(gòu)都是由一個(gè)或多個(gè)晶相、玻璃相和氣相組成的。氣孔，特別是開口氣孔，是侵蝕劑滲入耐火材料內(nèi)部的通道，并使侵蝕面增加。相對(duì)于晶相來說，玻璃相是薄弱環(huán)節(jié)，其化學(xué)穩(wěn)定性差，要提高耐火材料的抗侵蝕，必須使其高溫的穩(wěn)定晶相增多，玻璃相含量減少，且軟化溫度和黏度要大，氣孔率盡可能低。此外，還要求晶相細(xì)小并均勻分布在玻璃相中，形成均勻致密的組織結(jié)構(gòu)。耐火材料表面不平整和裂紋會(huì)使侵蝕加劇，液面處的池壁磚和池壁磚砌縫處于易被玻璃液蝕損的地方，水平縫的蝕損比垂直縫嚴(yán)重，故要求砌體表面光滑，砲縫小，并要整塊立砌。

煤氣與重油的燃燒產(chǎn)物(內(nèi)含SO2、V2O5等腐蝕性氣體)及個(gè)別配合料組分的揮發(fā)物，也會(huì)腐蝕火焰空間、小爐、蓄熱室等處的耐火材料。高溫下不同筑爐材料之間會(huì)相互反應(yīng)，以致?lián)p壞。如1600?1650℃，黏土磚和硅磚會(huì)劇烈反應(yīng)，高鋁磚和硅磚會(huì)起中等反應(yīng)，電熔鋯剛玉磚與硅磚會(huì)起劇烈反應(yīng)，嚴(yán)重共熔。電熔鋯剛玉磚與石英磚、白泡石起中等反應(yīng)，而與剛玉磚起接觸反應(yīng)。所以，剛玉磚可用作過渡材料。

在蓄熱室使用的格子體還因氧化還原氣氛作用而損毀，其損毀機(jī)理主要在于變價(jià)離子在氧化和還原狀態(tài)其價(jià)態(tài)不同，配位狀態(tài)不同，產(chǎn)生體積變化，導(dǎo)致制品強(qiáng)度降低，開裂。

燒損

在高溫長(zhǎng)時(shí)間作用下，會(huì)被燒熔(又稱燒流)或軟化變形而損壞。窯內(nèi)某部位局部過熱或所砌耐火材料的耐火度不夠.耐火材料就被燒熔。有時(shí)，耐火度合格，但荷重軟化溫度偏低，則長(zhǎng)期使用時(shí)，耐火材料也會(huì)軟化變形，影響了整個(gè)砌體的穩(wěn)性和使用壽命。燒損嚴(yán)重程度視溫度和耐火材料的性質(zhì)而定。小爐噴火口碹、小爐腿、舌頭、蓄熱室碹、熔化部窯碹和胸墻等是易被燒損的部位。

裂損

裂損主要發(fā)生在烤窯階段。烤窯時(shí)，在耐火磚內(nèi)部出現(xiàn)一定的溫度差，產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)械應(yīng)力。如升溫速度過快，超過了耐火材料允許的極限強(qiáng)度時(shí)，將出現(xiàn)裂紋，甚至裂成碎塊。電熔的、高度燒結(jié)的致密耐火材料更易破損。除溫差產(chǎn)生應(yīng)力外，耐火材料晶型變化所造成的膨脹或收縮亦會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。升溫過快時(shí)，晶型變化快，體積變化過劇，產(chǎn)生應(yīng)力過大，使耐火材料開裂。因而，在烤窯時(shí)必須按事先制定的烤窯曲線升溫。烤窯后，耐火材料長(zhǎng)期處在高溫作用下，在該作業(yè)溫度下的耐火材料機(jī)械強(qiáng)度比在室溫下要低得多。如果作用于耐火材料的機(jī)械負(fù)荷偏大，則耐火材料會(huì)產(chǎn)生非彈性變形(與極黏的液體流動(dòng)相似)，而導(dǎo)致破壞。

磨損

玻璃液沿著耐火材料流動(dòng)時(shí)具有滴水穿石的功效，把耐火材料磨出一條條溝槽，這是機(jī)械磨損。主要磨損部位在玻璃液面處。另外，在循環(huán)液流流動(dòng)處(特別是液流紊亂處)也明顯可見。當(dāng)液面波動(dòng)及液流變化(如受溫度波動(dòng)影響)時(shí)，磨損加劇。