本文講述了玻璃熔窯澄清部、供料槽、通道及供料通道、蓄熱室等部位的結(jié)構(gòu)以及各部位所用耐火材料。
澄清部中接觸玻璃的部位
(1)概述
澄清部中與玻璃接觸的部位所處環(huán)境基本上和熔化部中與玻璃接觸的部位相同，所不同者就是這一部位通常是在低得多的溫度下工作。這些部位的上部結(jié)構(gòu)的最高溫度一般約達(dá)1399?1454°C，而大多數(shù)玻璃液的最高溫度可能達(dá)1399°C。為這些部位選用耐火材料時(shí)往往有較大的靈活性，因?yàn)檫@里的侵蝕速率要低得多。但是，玻璃液越是流向熔窯的成型端，玻璃的質(zhì)量愈易受耐火材料形成缺陷的影響。之所以如此，主要原因在于：這些區(qū)域內(nèi)的玻璃黏度較高，同時(shí)在這種較低的溫度下玻璃難以同化來源于耐火材料的固體缺陷或氣體缺陷。此外，玻璃沒有多少停留時(shí)間來完成同化上述缺陷的過程。
對(duì)這一區(qū)域所用耐火材料須加以考慮的最重要參數(shù)是：耐火材料的抗侵蝕能力，產(chǎn)生結(jié)石和氣泡的可能性;但是，耐火材料的這些參數(shù)應(yīng)當(dāng)在低于熔化部所處的溫度加以衡量。耐火材料產(chǎn)生條紋的可能性也是很重要的;在這部位耐火材料對(duì)玻璃產(chǎn)生顏色是不能均勻擴(kuò)散的，而在熔化部引起的著色則是可以的。澄清部所用耐火材料的抗熱沖擊能力并不十分重要，因?yàn)檫@個(gè)區(qū)域一般在非常平穩(wěn)的溫度下工作，所以熱沖擊只在整個(gè)熔窯升溫或降溫的情況下才能出現(xiàn)。
(2)流液洞
流液洞在澄清部一側(cè)的蝕損比在它熔化部一側(cè)的蝕損要小，因?yàn)榇颂幉Ａб焉⑹б徊糠譄崃?，但為這一部位選用的耐火材料仍應(yīng)有很好的抗侵蝕能力，尤其是蓋板磚和貼面磚。
(3)橋墻和側(cè)墻
這兩個(gè)部位所用耐火材料比熔化部所用耐火材料受到較低溫度的侵蝕，但仍然受到玻璃液面的侵蝕，成為最大的蝕損點(diǎn)。所用耐火材料包括熔融黏土磚至熔融澆鑄鋯鋁硅磚。熔融澆鑄α、β-剛玉磚用的很廣。有些熔制硼硅玻璃的池窯使用中等致密的鋯磚，許多玻璃纖維熔窯是把致密的燒結(jié)鉻磚、熔融AZS磚及致密的鋯磚結(jié)合起來使用。
(4)供料通入口
供料道入口通常升起而高于澄清部的底。這是連接成型機(jī)的流料槽的起點(diǎn)。如果此處上下磚層之間的接縫不很嚴(yán)密的話，特別易受到其底表面向上的鉆蝕作用。為比，大部分的耐火材料最好采用金剛石研磨，以獲得嚴(yán)密接縫，從而使之獲得最長(zhǎng)使用壽命。這里所用耐火材料幾乎都是熔融澆鑄型的。
(5)池底
此處環(huán)境基本上與熔化部中玻璃接觸的部位相同。這個(gè)部位的底對(duì)于由耐火材料產(chǎn)生的缺陷亦比熔化部敏感。有些熔窯的這部位仍采用整體黏土磚結(jié)構(gòu);不過，大多數(shù)熔窯都是采用鋪砌的。實(shí)際中所用的耐火材料包括燒結(jié)鋯磚、燒結(jié)AZS磚以及熔融α、β-剛玉磚和熔融AZS耐火材料。
澄清部的上部結(jié)構(gòu)
(1)概述
同樣地，這一部位的溫度比熔化部的要低得多。澄清部上部結(jié)構(gòu)的環(huán)境在很大程度上取決于花格墻的結(jié)構(gòu)，即端墻與熔化部分隔的方式。在采用開放式花格墻結(jié)構(gòu)時(shí)，由于熔化部中造成的條件就有可能產(chǎn)生蒸氣凝聚侵蝕。上部結(jié)構(gòu)的耐火材料因處于相對(duì)較冷的區(qū)域，所以在其耐火材料表面上的這種凝聚反應(yīng)。一般的說，侵蝕主要是堿蒸氣所致。在將熔化部與澄清部的氣氛完全隔離后，就只有很少量的蒸氣從玻璃液表面逸出而侵蝕這一區(qū)域的耐火材料。硼硅玻璃熔窯不合這一規(guī)律，這里的玻璃液表面不斷釋放出揮發(fā)性的硼酸鈉，即使在料道中也如此。一般的說，對(duì)于硼硅玻璃熔窯最好的做法是使用鋯質(zhì)耐火材料或者使用硅質(zhì)耐火材料。
耐火材料要獲得長(zhǎng)期的穩(wěn)定性，重要的一點(diǎn)就是其表面在暴露于蒸氣之后能保持完整。換言之，就是耐火材料表面不得有剝落、片落、脫片、散裂等現(xiàn)象?？篃釠_擊能力是無關(guān)緊要的，因?yàn)檫@個(gè)區(qū)域在正常情況下溫度是穩(wěn)定的。不少馬蹄焰熔窯，若燃燒和操作不當(dāng)，有時(shí)可能受到配合料固體飛料的侵蝕。熔制大多數(shù)玻璃品種的許多熔窯在上述部位使用常規(guī)的硅耐火材料。
(2)碹頂
幾乎所有熔窯都采用硅質(zhì)耐火材料碹頂。
(3)橋墻蓋板，.間隙磚，胸墻
使用普通耐火材料一般說來也是成功的。所用耐火材料很不相同，包括硅質(zhì)磚、黏土磚、莫來石磚、硅線石磚、高鋁磚以及燒結(jié)鋯質(zhì)磚。
供料槽、通道及供料通道
(1)概述
通道、供料通道及供料槽的作用在于完成玻璃液的熱調(diào)節(jié)，并把玻璃液輸送給成型機(jī)以成型制品。此處接觸玻璃的部位只有很低的侵蝕速率，因?yàn)檫@里的溫度比澄清部中的溫度還低。這些部位的玻璃液對(duì)于由此處耐火材料產(chǎn)生的結(jié)石、條紋和氣泡是非常敏感的，其原因在于：在這里產(chǎn)生的缺陷很少有機(jī)會(huì)或沒有機(jī)會(huì)在玻璃中同化(或者以氣泡而言只能借助重力作用而逸出)。
除某些硼硅玻璃熔窯外(在這里因硼砂是揮發(fā)的，故要求用鋯質(zhì)耐火材料)，這些部位的上部結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境是很溫和的，僅有小量的蒸氣侵蝕。這里主要使用莫來石磚和高鋁磚以防止滴流。
這些部位的某些部件如擋渣磚、攪拌器等，其一部分接觸玻璃，一部分不接觸玻璃，所以對(duì)它們的性能(尤其是抗熱沖擊性能)要特別注意，因?yàn)樗鼈兯幍沫h(huán)境有某些特殊之點(diǎn)。
(2)料槽磚，通道
料槽磚一般都是制成單塊“U”形磚，但在有些玻璃熔窯上由于特殊的耐火材料要求，可以作成多塊來砌成U形料槽來向成型機(jī)輸送玻璃料。目前，在實(shí)際工作中一般使用熔融α、β剛玉磚、熔融AZS磚以及燒結(jié)的AZS磚。某些特殊玻璃熔窯如硼硅玻璃熔窯，要求用致密的鋯質(zhì)磚，若是纖維玻璃熔窯，則要求用致密的鋯/鉻質(zhì)磚結(jié)構(gòu)。
(3)攪拌器，擋渣磚
屬于供料通道的這些部件具有獨(dú)特的環(huán)境，它們都同時(shí)一部分接觸玻璃液，一部分不接觸玻璃液。這些部件的使用也是間歇的，因?yàn)閿嚢杌驌踉疾皇沁B續(xù)進(jìn)行的。這些部件的耐火材料要有高度的抗熱沖擊能力才能經(jīng)得住進(jìn)出玻璃液即交替接觸和脫離玻璃液的作業(yè)。莫來石級(jí)耐火材料是最常用的，也使用熔融澆鑄的耐火材料和燒結(jié)的鋯鋁硅耐火材料。
(4)易損部件(料盆、沖頭、套筒、料碗、槽子磚、流料嘴等)
由于這些部件是池窯上最后接觸玻璃的部件，它們對(duì)有些玻璃質(zhì)量是非常敏感的。上述耐火材料部件上的侵蝕速度是很慢的，因?yàn)樵谶@些使用處玻璃的黏度高。但是，由于這種高黏度之故，這些部件會(huì)受到侵蝕/沖刷的復(fù)合蝕損作用。這一點(diǎn)對(duì)于槽子磚和流料嘴磚這樣的部件來說尤其如此。這些耐火材料部件，根據(jù)其用處不同，也需要有良好的抗熱沖擊性能。這個(gè)區(qū)域內(nèi)所用耐火材料的特性極為不同，須視這些部件的質(zhì)量和使用壽命的要求以及作業(yè)的經(jīng)濟(jì)效果來確定。在有些熔窯上，主要使用熔融澆鑄耐火材料作料盆、槽子磚、流料嘴等。如沖頭、套筒、料碗這些部件通常是用莫來石、高鋁或燒結(jié)AZS耐火材料制成的，要求它們具有較好的抗熱沖擊性能，因?yàn)楦鼡Q相當(dāng)頻繁。
蓄熱室
(1)概述
玻璃的質(zhì)量一般不受這個(gè)區(qū)域選用的耐火材料的影響，然而玻璃生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益卻受到蓄熱室及格子磚體選用的耐火材料的影響很大。現(xiàn)在還往往有這種情況：熔窯的其他部位仍然能使用而不需要檢修。但是由于蓄熱室系統(tǒng)的變壞和堵塞或倒坍不得不停窯檢修。
為了說明耐火材料環(huán)境條件的不同以及由這些不同條件所限定的耐火材料在不同部位上的典型實(shí)際應(yīng)用。
(2)熔窯類型決定環(huán)境條件的不同
耐火材料所處的環(huán)境條件隨連續(xù)熔窖的類型不同而變化甚大，這是對(duì)熔窯內(nèi)各特定區(qū)域中反應(yīng)的程度而言的。一般說來，不同類型耐火材料的侵蝕機(jī)理沒有根本的區(qū)別。
關(guān)于橫火焰熔窯與馬蹄焰熔窯的設(shè)計(jì)問題，橫火焰熔窯在使從玻璃液面上方掉進(jìn)窯池的外來物的均化方面似乎具有較大能力，而且在大多數(shù)情況下它生產(chǎn)的玻璃缺陷較少。平均地說，馬蹄焰熔窯產(chǎn)生的玻璃缺陷一般較多。這一情況部分地是由于在許多這種熔窯中難以獲得良好的溫度曲線，即難以建立熔化池中熱點(diǎn)到端墻低溫區(qū)之間的熱梯度所致。在使耐火材料變壞加劇方面常出現(xiàn)的另一因素是火焰對(duì)馬蹄焰熔窯中花格墻/端墻結(jié)構(gòu)的沖擊。在許多場(chǎng)合.這種火焰形式使得普通耐火材料不能適應(yīng).甚至對(duì)抵抗性能最好的耐火材料都造成困難的環(huán)境。馬蹄焰熔窯的一個(gè)弱點(diǎn)是：在任何規(guī)定的時(shí)間里，所有燃料都是通過一個(gè)小爐輸入的。因此，小爐燃料輸入量可能是橫火焰熔窯的2?3倍。
關(guān)于蓄熱式熔窯與直火式或換熱式熔窯的比較問題。直火式熔窯一般對(duì)耐火材料造成較嚴(yán)重的蝕損條件.這是因?yàn)橐_(dá)到這類熔窯的計(jì)劃生產(chǎn)率就必須加強(qiáng)燃燒來彌補(bǔ)缺少的預(yù)熱，而且上部結(jié)構(gòu)的溫度對(duì)所用的大多數(shù)耐火材料來說確是過高了。有時(shí)候出現(xiàn)的另一個(gè)困難是：這種熔窯通常都相當(dāng)淺，窯底遇到的湍流較多，而且對(duì)流形式變化較頻繁。在這些情況下.流液洞的蝕損也往往較嚴(yán)重，這也許還與通過流液洞的玻璃液溫度較高有關(guān)。
至少在一些顏色玻璃熔窯上早就出現(xiàn)了這樣一個(gè)問題：是采用隔離的澄清部，還是采用普通的花格墻結(jié)構(gòu)。這里最關(guān)鍵的參考點(diǎn)就是在澄清部中是否實(shí)際發(fā)現(xiàn)過什么堿凝聚現(xiàn)象。若情況如此，考慮完全隔離的澄清部結(jié)構(gòu)可能是較好的。
電熔窯和電輔助加熱熔窯一般對(duì)耐火材料環(huán)境有點(diǎn)好處，只是在電極磚處局部溫度較高。在全電熔窯上，上部結(jié)構(gòu)的耐火材料要求最低，因?yàn)槟突鸩牧蟽H在烤窯時(shí)起作用。這類熔窯在正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間是在配合料完全覆蓋下工作的，上部結(jié)構(gòu)耐火材料在這樣的條件下可以無限期地使用。
平板玻璃熔窯較之其他大多數(shù)熔窯，其耐火材料環(huán)境條件不那么嚴(yán)格，原因在于平板玻璃熔窯采用大的熔化面積，以此作為實(shí)現(xiàn)均勻化和生產(chǎn)接近光學(xué)質(zhì)量要求的玻璃的手段。就耐火材料所處的環(huán)境而言，這種大型的熔窯工作起來反而更有利。
熔制纖維玻璃和其他硼硅玻璃的熔窯一般說來對(duì)耐火材料造成十分嚴(yán)酷的工作條件。第一個(gè)操作上的因素就是溫度常常極高，因?yàn)檫@類玻璃中很多都是高黏度的。第二個(gè)因素就是硼砂的侵蝕非常嚴(yán)重，因?yàn)榕鹕氨绕疴c鈣玻璃作業(yè)中的堿來(不是來自玻璃接觸部位)，揮發(fā)的速度要大得多，結(jié)果對(duì)耐火材料的破壞也大得多。與此同時(shí)，在許多這類熔窯上，上述揮發(fā)物必定超越高溫區(qū)而進(jìn)入澄清部和各料道，從而引起另外的問題。在出現(xiàn)揮發(fā)時(shí)，玻璃表面富集二氧化硅，最終可能析晶，這使得對(duì)玻璃的熱輻射滲透更為困難，因此需要進(jìn)一步提高上部結(jié)構(gòu)的溫度以實(shí)現(xiàn)熱滲透。
鉛玻璃熔窯給耐火材料造成的工作條件一般是相當(dāng)平和的，只有窯底例外，在這里從玻璃中還原出來的鉛經(jīng)常在窯底耐火材料上引起嚴(yán)重的鉆侵問題。這種鉛玻璃的密度還使這些問題同窯底結(jié)構(gòu)發(fā)生關(guān)聯(lián)。在采用多砌層窯底結(jié)構(gòu)時(shí)，上層耐火材料會(huì)有漂移甚至有在玻璃液中浮起的傾向。因此，高鉛玻璃熔窯的最佳窯底結(jié)構(gòu)看來是采用一種耐火材料砌筑的整體窯底。
玻璃池窯不與玻璃液接觸的部位，如上部結(jié)構(gòu)的窯頂、窯墻和噴火口、裝料系統(tǒng)等，損毀是高溫作用、粉塵沖刷和各種揮發(fā)物的化學(xué)侵蝕。揮發(fā)物來源于玻璃液、配合料和燃燒產(chǎn)物，主要成分是堿金屬氧化物、硼化物、還有氟化物、氯化的和硫的化合物等。這些揮發(fā)物在高溫下以堿蒸氣的狀態(tài)存在，溫度低時(shí)又冷凝成液相。
還需指出，玻璃熔窯系由鋯剛玉磚(AZS電熔磚)、硅磚、高鋁磚、黏土磚及堿性磚等材料砌筑的，在烘窯時(shí)要綜合考慮各種磚的特性、使用溫度、窯的大小、工作特點(diǎn)等因素，合理制定烘窯曲線。
