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    耐火材料在池窯中的蝕變

    編輯:耐火澆注料   時間:2021-09-23    瀏覽:   
    2021年9月23日 在玻璃熔制過程中,耐火材料和玻璃液在高溫下相互作用,使耐火材料遭受侵蝕損壞,甚至對玻璃液也會造成缺 陷。澆注料 在池窯中配合料組分對耐火材料的侵蝕作用較玻璃液的作用大得多。芒硝配合料較純堿配合料的侵蝕作用更強。 通常熔融純堿的侵蝕作用僅局限于加料口附近,而芒硝幾乎可侵蝕到全部池壁。含有硼酸、磷酸、氟、氯、鉛、鋇等 化合物和含堿量高的配合料,其玻璃液對耐火材料有特別強烈的侵蝕作用。池窯內火焰空間的窯碹、胸墻、小爐以及 蓄熱室等結構,雖然不與玻璃液直接接觸,但也受到配合料粉塵和玻璃液面揮發物不同程度的侵蝕作用。·

    玻璃液對耐火材料的侵蝕強度主要取決于玻璃液的黏度和表面張力等物理性質,至于在受侵蝕過程中的化學反應 只有從屬的作用。黏度低和表面張力小的熔融玻璃最容易浸潤耐火材料,它能沿耐火材料表面的毛細管系統而侵人耐 火材料中。含堿較多的玻璃其黏度較低,硼硅酸鹽玻璃表面張力小,它們對耐火材料的侵蝕也就很強烈。

    配合料在加熱過程中,開始生成最易熔的多酸化合物,流散在玻璃液面上。然后,這些熔體逐漸與比較難熔的組 分相互溶解,因此在池窯熔化帶的耐火材料受到多堿硅酸鹽的侵蝕作用。特別是在熔制芒硝配合料玻璃時,浮在玻璃 液面上的熔融硝水直接與耐火材料作用。硫酸鈉在885℃熔融,參與玻璃形成反應,直到約1440℃反應才完全。硝 水、堿液和多堿硅酸鹽易被吸人耐火材料表面的毛細孔中,使耐火材料受到強烈的侵蝕。

    池窯用耐火材料在受到物理和化學侵蝕時,侵蝕速度是溫度的函數。侵蝕速度隨溫度升高而呈對數關系遞增。

    升高熔制溫度,就降低了熔融玻璃的黏度,也就加速了對耐火材料的侵蝕,從而大大縮短了耐火材料的使用壽 命。在池窯中每升高熔化溫度50?60℃,將使耐火材料的壽命縮短約1/2。而在坩堝窯中,耐火澆注料 只要熔化溫度升高20?4 0℃時,坩堝的使用壽命就會縮短1/2。

    耐火材料的抗物理和化學侵蝕能力,主要由其組成相的種類及其分布與結合狀態來決定。一般耐火材料由一個或 多個晶相、玻璃相及氣相(氣孔)組成。玻璃相較晶體的化學穩定性差,氣孔是侵蝕劑滲人耐火材料內部的通道(尤其是 開口氣孔)。玻璃液或配合料的組分滲人耐火材料氣孔的深度,與氣孔直徑的4次方成正比。侵蝕物首先作用于耐火材 料中的玻璃相,彼此相互反應。溶液滲入耐火材料內并溶解玻璃相后,耐火材料中的晶體就會受到玻璃液流的侵蝕, 并有可能不斷出現繼續受侵蝕的新的部分。氣孔和玻璃相大部分存在于燒結耐火材料的結合物中,因此結合物成為耐 火材料抗物理和化學侵蝕的薄弱環節。

    耐火材料受侵蝕所形成的熔融物黏度越大,材質越致密,開口氣孔越少,所受侵蝕的程度將越小。由于耐火材料 被溶解而使玻璃液黏度提高,就能在耐火材料表面形成一層很少移動的保護膜,從而使侵蝕減弱。,

    要獲得抗侵蝕性良好的耐火材料,除需要有穩定的晶相、軟化溫度高、熔體黏度大、玻璃相少及氣孔率低以外, 還要求晶相的晶型細小,而且均勻分布在玻璃相中,組織結構均勻,結合緊密,這樣即可使玻璃相得到增強

    耐火材料表面不平整,有縫隙和裂紋都會使侵蝕加深,特別是橫縫受侵蝕更嚴重。砌體越致密,縫隙越微細,則 玻璃液對池壁磚的侵蝕作用越小。

    玻璃液對流和玻璃液面的不穩定,能加劇對耐火材料的侵蝕。這主要是由于液流會加速玻璃液與耐火材料間相互 的物理和化學作用。但玻璃液與耐火材料間的摩擦力非常小,因此受機械磨損的作用則是較輕的。

    在侵蝕進行過程中耐火材料被溶解,而在表面形成一層薄膜,當受到玻璃液流沖刷時,原來很少活動的這層保護 膜就移動了,使耐火材料裸露出新的表面部分,這就為進一步遭受侵蝕提供了有利條件。耐磨澆注料 當黏土質池壁磚受到鈉-鈣硅 酸鹽玻璃侵蝕時,玻璃表面受到的破壞較液面下不太深處快得多,容易形成深溝。

    玻璃液面的波動會加強對已受破壞的耐火材料層的沖刷作用。當玻璃液面下降后,已軟化的一層薄膜不能再保持 在耐火材料的內表面上,而玻璃液面重新上升時,剝落的薄膜不能回復原位,就被液流帶走。新的一層耐火材料又暴露出來,重新受到上升玻璃液的進一步侵蝕而加速破壞。有時由于耐火材料被溶解而生成的高黏度玻璃液層被剝落, 來不及擴散均化,會使玻璃產生條紋。

    由于玻璃液的溫差,池壁附近的玻璃液流向下運動,而池壁耐火材料受侵蝕溶解會使玻璃液的密度發生變化,將 影響池壁附近液流的速度,并加強侵蝕。池壁的通風冷卻,有助于減輕侵蝕,但只有當池壁磚的厚度不大時才有可能 實現。有時還可增強池壁處玻璃液的對流循環,反而會加強對耐火材料的侵蝕。
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