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某玻璃厂中隔墙及碹脚砖垮塌的原因分析

文章来源:mobile.28365365.com 发布日期: 2018-04-16    阅读量(120)

在福建某工厂,一座生产啤酒瓶的马蹄焰三通道蓄热室池窑,发现熔化池电熔锆刚玉池壁砖一年半左右就腐蚀穿了,因此开始贴砖维持生产。3年后喷火口中隔墙及碹脚砖发生垮塌,熔窑被迫停产检修。而该厂另一座结构相似、大小略有差异的熔窑,使用快6年了,现在还在正常生产。

玻璃熔窑池壁砖,一般都要使用5 ~6年才开始贴砖。为什么该窑池壁砖一年半左右就腐蚀得很薄而开始贴砖,答案非常明确:电熔锆刚玉砖质量太差,即玻璃相含量太高。喷火口碹脚砖发生垮塌与喷火口所用材料电熔锆刚玉砖的质量有什么关系呢?与玻璃液接触的电熔锆刚玉砖比火焰空间的电熔锆刚玉砖质量要求更高,而电熔锆刚玉砖生产厂对火焰空间电熔锆刚玉砖的质量重视程度一般要差得多,即火焰空间的电熔锆刚玉砖质量没有池壁砖好。池壁砖玻璃相含量已经较高,可以推测,火焰空间用的电熔锆刚玉砖中的玻璃相更高。甚至在其他厂还发现:电熔锆刚玉池底铺面砖在做测试时被完全腐蚀掉的现象,可见玻璃工厂对进厂的耐火材料进行检测是非常必要的。

玻璃熔窑火焰空间的温度比玻璃液的温度要高100 ~ 150℃左右,而喷火口所承受的温度比池壁砖所承受的温度要高得多。由于电熔锆刚玉砖中玻璃相含量高,高温时玻璃相逐步析出,甚至流失,晶粒间没有玻璃相填充,使得电熔锆刚玉砖的强度下降。由于两小炉之间的温度比小炉两侧高,该处流失的玻璃相量更多,强度更差,所以中隔墙及小炉碹脚发生垮塌。近年来,低玻璃相的熔铸AZS已在有限的基础上成功的应用于熔窑上部结构(低玻璃相抗蝴变性更强),其标称使用温度从1600℃升至1650℃,氧燃料的发展已促进了它在上部结构中的应用。

有人提出,喷火口的重心是否太靠前。先来分析喷火口结构及受力分布(见图1和图2)。

 喷火口与下托铁板的位置关系

图1 喷火口与下托铁板的位置关系

中墙砖内小外大

图2 中墙砖内小外大

从图1和图2明显看出,喷火口靠中间的碹脚砖长度为700 mm(图1),两侧的碹脚砖长度为595mm,中间碹脚砖要长105 mm,即中间碹脚砖的重心明显比两侧碹脚砖更靠后,它的稳固性更好。

从图2还看到,小炉中隔墙是内小外大,即靠熔化池侧小,在正常状况下小炉中隔墙向内移动的可能性是没有的。为什么只是靠中间的小炉碹脚砖及中隔墙垮塌?为什么会在三年多才垮塌?是否为烘烤窑操作不当等原因所致?首先,喷火口所处的后山墙没有弯曲变形现象,说明不是烘烤窑等操作不当的原因;若是因为烘烤窑等操作不当等原因造成的,它应该在投产后较短时间暴露出来,而不应该在投产后三年多的时间才发生小炉中隔墙及喧脚砖的垮塌。小炉中隔墙附近温度最高,环境条件最差,电熔锆刚玉砖质量差,玻璃 含量高,玻璃相逐步析出,特别是熔铸AZS制品的“化学相组成偏析”,表层为富锆区,砖中心玻璃相含量最高,玻璃相的析出有一定的时空条件。玻璃相析出后,剩下的氧化锆(斜锆石-刚玉筛状网络结构)没有玻璃相填充,强度大大降低。小炉两侧温度低一些,玻璃相流失慢一些。随着时间推移,玻璃相流失越多,该电熔锆刚玉砖强度越差,最终导致喷火口碹脚砖强度不够而垮塌。另外该砖本身质量差,抗蚀损差。配合料中的纯碱、芒硝、硼酸盐、氟化物、氯化物、氧化物在高温下与耐火材料表面作用生成低温共熔物或疏松状物,并继续向砖体内部渗透扩散、进行重结晶,使耐火材料逐渐被溶解、剥落而减薄、变质);在这两者的作用下,喷火口的寿命大大缩短。

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