關(guān)鍵詞：玻璃熔窯；噴火口；電熔鋯剛玉磚；耐火材料檢測(cè)

馬蹄焰熔窯因節(jié)能、占地面積小、投資少，因而在生產(chǎn)日用玻璃的工廠中得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在日用玻璃最大的馬蹄焰熔窯產(chǎn)量在450t/d左右。以前采用橫火焰產(chǎn)量在300t/d以下的熔窯，也紛紛改為馬蹄焰窯，不但在曰用玻璃行業(yè)，就是在建材行業(yè)，利用馬蹄焰窯生產(chǎn)壓延玻璃、隔法平板玻璃也相當(dāng)普遍，現(xiàn)在也有用馬蹄焰窯生產(chǎn)浮法玻璃，產(chǎn)量在200～250t/d。

1 噴火口碹及碹腳磚選材原則

馬蹄焰窯由燃燒系統(tǒng)、熔化系統(tǒng)、熱回收系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)組成。燃燒系統(tǒng)的重要組成部分是小爐?；鹧娴拈L短及剛性、火焰的角度、火焰的亮度、火焰的覆蓋面，是小爐結(jié)構(gòu)是否合理的四要素。噴火口是小爐的門戶，它傳承著將燃料有效地組織到熔化池來燃燒，然后又將燃燒后的高溫廢氣引入到蓄熱室進(jìn)行煙氣熱量回收。小爐的四要素通過噴火口的形狀、大小來表現(xiàn)。

噴火口所處的位置是熔窯中最惡劣的地方，一方面是高溫，噴火口承受的熱負(fù)荷是熔窯中最大的部位；另一面是噴火口離加料口最近，配合料中的堿性粉塵、原料分解產(chǎn)生的腐蝕性氣體以及一些鹽類的揮發(fā)物，對(duì)噴火口磚體產(chǎn)生侵蝕；再就是高溫氣流對(duì)噴火口磚體的沖刷、燒損。因此噴火口耐火材料的選用十分重要，它既要有很好的高溫性能，即機(jī)械強(qiáng)度要高、荷重軟化溫度要高、蠕變溫度要高，又要化學(xué)穩(wěn)定性很好、抗氣流沖刷、耐侵蝕性好。

噴火口耐火材料的選擇經(jīng)歷了硅磚、電熔莫來石磚（黑鐵磚）及電熔鋯剛玉磚等幾個(gè)階段。就目前的狀況看，電熔鋯剛玉磚作為噴火口首選的耐火材料，是十分恰當(dāng)?shù)摹Ｒ蛩泻芨叩臋C(jī)械強(qiáng)度、耐火度及荷重軟化溫度、很好的化學(xué)穩(wěn)定性，因此用電熔鋯剛玉磚做成的噴火口，使用壽命可以達(dá)8～10年。不是因?yàn)槿鄹G大小結(jié)構(gòu)的改變，有的熔窯噴火口甚至在10年以上還在使用。

2 電熔鋯剛玉磚用于噴火口需要關(guān)注的質(zhì)量特性

根據(jù)2002年6月1月實(shí)施的國家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC-493-2001規(guī)定，衡量電熔鋯剛玉磚質(zhì)量好壞有以下幾個(gè)重要的參數(shù)：

（1）玻璃相初析溫度/℃，

（2）玻璃相滲出量/％（1500℃，4h），

（3）靜態(tài)下抗玻璃液侵蝕速度/（mm/24h）（普通納鈣玻璃，1500％，mm/36h）。

這些物理參數(shù)的高低是與化學(xué)成分分不開的，另外還跟熔鑄工藝有很大關(guān)系。氧化法生產(chǎn)的電熔鋯剛玉磚“玻璃相初析溫度”比還原法生產(chǎn)的電熔鋯剛玉磚“玻璃相初析溫度”高得多，以AZS-33為例，氧化法生產(chǎn)的“玻璃相初析溫度”≥1400％，還原法生產(chǎn)的“玻璃相初析溫度”≥1080℃。

從上可以看出，玻璃相的多少和玻璃相初析溫度，對(duì)電熔鋯剛玉磚質(zhì)量影響至關(guān)重要。

玻璃相，也稱基質(zhì)玻璃，凡是不與熔體的基質(zhì)成分生成固溶體或者混合晶的所有成分，最終都與氧化硅生成了晶問玻璃。就熔體的晶相而言，這些充填在晶粒間的玻璃，便稱為玻璃相。這種玻璃相，軟化點(diǎn)很低，在加熱至高溫時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)液相，溢于磚表所留微孑1，則滲入窯內(nèi)玻璃液，加劇磚材侵蝕，所以玻璃相對(duì)AZS性能是不利的。

玻璃相可緩沖體積變化產(chǎn)生的應(yīng)力，能使制品保持不透氣的結(jié)構(gòu)。但其數(shù)量偏多、滲出溫度越低，則磚的質(zhì)量就越差。玻璃相的析出會(huì)破壞磚結(jié)構(gòu)，影響磚壽命。析出同時(shí)會(huì)放出氣泡，并有可能產(chǎn)生不溶于玻璃的結(jié)石，嚴(yán)重影響玻璃的質(zhì)量。

3 某玻璃工廠噴火口中隔墻及碹腳磚發(fā)生垮塌的原因分析

在福建某工廠，一座生產(chǎn)啤酒瓶的馬蹄焰三通道蓄熱室池窯，發(fā)現(xiàn)熔化池電熔鋯剛玉池壁磚一年半左右就腐蝕穿了，因此開始貼磚維持生產(chǎn)。3年后噴火口中隔墻及碹腳磚發(fā)生垮塌，熔窯被迫停產(chǎn)檢修。而該廠另一座結(jié)構(gòu)相似、大小略有差異的熔窯，使用快6年了。現(xiàn)在還在正常生產(chǎn)。

玻璃熔窯池壁磚，一般都要使用5～6年才開始貼磚。為什么該窯池壁磚一年半左右就腐蝕得很薄而開始貼磚，答案非常明確：電熔鋯剛玉磚質(zhì)量太差，即玻璃相含量太高。噴火口碹腳磚發(fā)生垮塌與噴火口所用材料電熔鋯剛玉磚的質(zhì)量有什么關(guān)系呢？與玻璃液接觸的電熔鋯剛玉磚比火焰空間的電熔鋯剛玉磚質(zhì)量要求更高，而電熔鋯剛玉磚生產(chǎn)廠對(duì)火焰空間電熔鋯剛玉磚的質(zhì)量重視程度一般要差得多，即火焰空間的電熔鋯剛玉磚質(zhì)量沒有池壁磚好。池壁磚玻璃相含量已經(jīng)較高，可以推測(cè)，火焰空間用的電熔鋯剛玉磚中的玻璃相更高。甚至在其他廠還發(fā)現(xiàn)：電熔鋯剛玉池底鋪面磚在做測(cè)試時(shí)被完全腐蝕掉的現(xiàn)象，可見玻璃工廠對(duì)進(jìn)廠的耐火材料進(jìn)行檢測(cè)是非常必要的。

玻璃熔窯火焰空間的溫度比玻璃液的溫度要高100～150℃左右，而噴火口所承受的溫度比池壁磚所承受的溫度要高得多。由于電熔鋯剛玉磚中玻璃相含量高，高溫時(shí)玻璃相逐步析出，甚至流失，晶粒間沒有玻璃相填充，使得電熔鋯剛玉磚的強(qiáng)度下降。由于兩小爐之間的溫度比小爐兩側(cè)高，該處流失的玻璃相量更多，強(qiáng)度更差，所以中隔墻及小爐碹腳發(fā)生垮塌。近年來，低玻璃相的熔鑄AZS已在有限的基礎(chǔ)上成功的應(yīng)用于熔窯上部結(jié)構(gòu)（低玻璃相抗蠕變性更強(qiáng)），其標(biāo)稱使用溫度從1600℃升至1650℃，氧燃料的發(fā)展已促進(jìn)了它在上部結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

有人提出，噴火口的重心是否太靠前。先來分析噴火口結(jié)構(gòu)及受力分布（見圖1和圖2）。

從圖1和圖2明顯看出，噴火口靠中間的碹腳磚長度為700mm（圖1），兩側(cè)的碹腳磚長度為595mm，中間碹腳磚要長105mm，即中間碹腳磚的重心明顯比兩側(cè)碹腳磚更靠后，它的穩(wěn)固性更好。從圖2還看到，小爐中隔墻是內(nèi)小外大，即靠熔化池側(cè)小，在正常狀況下小爐中隔墻向內(nèi)移動(dòng)的可能性是沒有的。為什么只是靠中間的小爐碹腳磚及中隔墻垮塌？為什么會(huì)在三年多才垮塌？是否為烘烤窯操作不當(dāng)?shù)仍蛩?？首先，噴火口所處的后山墻沒有彎曲變形現(xiàn)象，說明不是烘烤窯等操作不當(dāng)?shù)脑?；若是因?yàn)楹婵靖G等操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐傻?，它?yīng)該在投產(chǎn)后較短時(shí)問暴露出來，而不應(yīng)該在投產(chǎn)后三年多的時(shí)間才發(fā)生小爐中隔墻及碹腳磚的垮塌。小爐中隔墻附近溫度最高，環(huán)境條件最差，電熔鋯剛玉磚質(zhì)量差，玻璃相含量高，玻璃相逐步析出，特別是熔鑄AZS制品的“化學(xué)相組成偏析”，表層為富鋯區(qū)，磚中心玻璃相含量最高，玻璃相的析出有一定的時(shí)空條件。玻璃相析出后，剩下的氧化鋯（斜鋯石一剛玉篩狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）沒有玻璃相填充，強(qiáng)度大大降低。小爐兩側(cè)溫度低一些，玻璃相流失慢一些。隨著時(shí)間推移，玻璃相流失越多，該電熔鋯剛玉磚強(qiáng)度越差，最終導(dǎo)致噴火口碹腳磚強(qiáng)度不夠而垮塌。另外該磚本身質(zhì)量差，抗蝕損差。配合料中的純堿、芒硝、硼酸鹽、氟化物、氯化物、氧化物在高溫下與耐火材料表面作用生成低溫共熔物或疏松狀物，并繼續(xù)向磚體內(nèi)部滲透擴(kuò)散、進(jìn)行重結(jié)晶，使耐火材料逐漸被溶解、剝落而減薄、變質(zhì)；在這兩者的作用下，噴火口的壽命大大縮短。

4 耐火材料在使用前的檢測(cè)是保障熔窯壽命的必要程序及手段

現(xiàn)在熔窯越來越大，熔化率也越來越高，熔化溫度也越來越高，選擇合格的耐火材料是我們的共同責(zé)任。而耐火材料的內(nèi)在質(zhì)量僅憑肉眼是無法確定的，因此對(duì)耐火材料在使用前的檢測(cè)是非常必要的，是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求、是否達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該做到心中有數(shù)，即使是不合格材料因時(shí)間關(guān)系已用在熔窯上了，但是通過分析檢驗(yàn)，知道哪個(gè)部位的耐火材料沒達(dá)標(biāo)，可在工藝控制上給予高度重視，也能避免熔窯出現(xiàn)大的事故。當(dāng)然，玻璃窯用耐火材料必須合格才能達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。