玻璃熔窑澄清部、供料槽、蓄势室结构及各部位所用耐火材料

本文讲述了玻璃熔窑澄清部、供料槽、通道及供料通道、蓄热室等部位的结构以及各部位所用耐火材料。

澄清部中接触玻璃的部位

(1)概述

澄清部中与玻璃接触的部位所处环境基本上和熔化部中与玻璃接触的部位相同，所不同者就是这一部位通常是在低得多的温度下工作。这些部位的上部结构的最高温度一般约达1399?1454°C，而大多数玻璃液的最高温度可能达1399°C。为这些部位选用耐火材料时往往有较大的灵活性，因为这里的侵蚀速率要低得多。但是，玻璃液越是流向熔窑的成型端，玻璃的质量愈易受耐火材料形成缺陷的影响。之所以如此，主要原因在于：这些区域内的玻璃黏度较高，同时在这种较低的温度下玻璃难以同化来源于耐火材料的固体缺陷或气体缺陷。此外，玻璃没有多少停留时间来完成同化上述缺陷的过程。

对这一区域所用耐火材料须加以考虑的最重要参数是：耐火材料的抗侵蚀能力，产生结石和气泡的可能性;但是，耐火材料的这些参数应当在低于熔化部所处的温度加以衡量。耐火材料产生条纹的可能性也是很重要的;在这部位耐火材料对玻璃产生颜色是不能均匀扩散的，而在熔化部引起的着色则是可以的。澄清部所用耐火材料的抗热冲击能力并不十分重要，因为这个区域一般在非常平稳的温度下工作，所以热冲击只在整个熔窑升温或降温的情况下才能出现。

(2)流液洞

流液洞在澄清部一侧的蚀损比在它熔化部一侧的蚀损要小，因为此处玻璃已散失一部分热量，但为这一部位选用的耐火材料仍应有很好的抗侵蚀能力，尤其是盖板砖和贴面砖。

(3)桥墙和侧墙

这两个部位所用耐火材料比熔化部所用耐火材料受到较低温度的侵蚀，但仍然受到玻璃液面的侵蚀，成为最大的蚀损点。所用耐火材料包括熔融黏土砖至熔融浇铸锆铝硅砖。熔融浇铸α、β-刚玉砖用的很广。有些熔制硼硅玻璃的池窑使用中等致密的锆砖，许多玻璃纤维熔窑是把致密的烧结铬砖、熔融AZS砖及致密的锆砖结合起来使用。

(4)供料通入口

供料道入口通常升起而高于澄清部的底。这是连接成型机的流料槽的起点。如果此处上下砖层之间的接缝不很严密的话，特别易受到其底表面向上的钻蚀作用。为比，大部分的耐火材料最好采用金刚石研磨，以获得严密接缝，从而使之获得最长使用寿命。这里所用耐火材料几乎都是熔融浇铸型的。

(5)池底

此处环境基本上与熔化部中玻璃接触的部位相同。这个部位的底对于由耐火材料产生的缺陷亦比熔化部敏感。有些熔窑的这部位仍采用整体黏土砖结构;不过，大多数熔窑都是采用铺砌的。实际中所用的耐火材料包括烧结锆砖、烧结AZS砖以及熔融α、β-刚玉砖和熔融AZS耐火材料。

澄清部的上部结构

(1)概述

同样地，这一部位的温度比熔化部的要低得多。澄清部上部结构的环境在很大程度上取决于花格墙的结构，即端墙与熔化部分隔的方式。在采用开放式花格墙结构时，由于熔化部中造成的条件就有可能产生蒸气凝聚侵蚀。上部结构的耐火材料因处于相对较冷的区域，所以在其耐火材料表面上的这种凝聚反应。一般的说，侵蚀主要是碱蒸气所致。在将熔化部与澄清部的气氛完全隔离后，就只有很少量的蒸气从玻璃液表面逸出而侵蚀这一区域的耐火材料。硼硅玻璃熔窑不合这一规律，这里的玻璃液表面不断释放出挥发性的硼酸钠，即使在料道中也如此。一般的说，对于硼硅玻璃熔窑最好的做法是使用锆质耐火材料或者使用硅质耐火材料。

耐火材料要获得长期的稳定性，重要的一点就是其表面在暴露于蒸气之后能保持完整。换言之，就是耐火材料表面不得有剥落、片落、脱片、散裂等现象。抗热冲击能力是无关紧要的，因为这个区域在正常情况下温度是稳定的。不少马蹄焰熔窑，若燃烧和操作不当，有时可能受到配合料固体飞料的侵蚀。熔制大多数玻璃品种的许多熔窑在上述部位使用常规的硅耐火材料。

(2)碹顶

几乎所有熔窑都采用硅质耐火材料碹顶。

(3)桥墙盖板，.间隙砖，胸墙

使用普通耐火材料一般说来也是成功的。所用耐火材料很不相同，包括硅质砖、黏土砖、莫来石砖、硅线石砖、高铝砖以及烧结锆质砖。

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热调节，并把玻璃液输送给成型机以成型制品。此处接触玻璃的部位只有很低的侵蚀速率，因为这里的温度比澄清部中的温度还低。这些部位的玻璃液对于由此处耐火材料产生的结石、条纹和气泡是非常敏感的，其原因在于：在这里产生的缺陷很少有机会或没有机会在玻璃中同化(或者以气泡而言只能借助重力作用而逸出)。

除某些硼硅玻璃熔窑外(在这里因硼砂是挥发的，故要求用锆质耐火材料)，这些部位的上部结构所处的环境是很温和的，仅有小量的蒸气侵蚀。这里主要使用莫来石砖和高铝砖以防止滴流。

这些部位的某些部件如挡渣砖、搅拌器等，其一部分接触玻璃，一部分不接触玻璃，所以对它们的性能(尤其是抗热冲击性能)要特别注意，因为它们所处的环境有某些特殊之点。

(2)料槽砖，通道

料槽砖一般都是制成单块“U”形砖，但在有些玻璃熔窑上由于特殊的耐火材料要求，可以作成多块来砌成U形料槽来向成型机输送玻璃料。目前，在实际工作中一般使用熔融α、β刚玉砖、熔融AZS砖以及烧结的AZS砖。某些特殊玻璃熔窑如硼硅玻璃熔窑，要求用致密的锆质砖，若是纤维玻璃熔窑，则要求用致密的锆/铬质砖结构。

(3)搅拌器，挡渣砖

属于供料通道的这些部件具有独特的环境，它们都同时一部分接触玻璃液，一部分不接触玻璃液。这些部件的使用也是间歇的，因为搅拌或挡渣都不是连续进行的。这些部件的耐火材料要有高度的抗热冲击能力才能经得住进出玻璃液即交替接触和脱离玻璃液的作业。莫来石级耐火材料是最常用的，也使用熔融浇铸的耐火材料和烧结的锆铝硅耐火材料。

(4)易损部件(料盆、冲头、套筒、料碗、槽子砖、流料嘴等)

由于这些部件是池窑上最后接触玻璃的部件，它们对有些玻璃质量是非常敏感的。上述耐火材料部件上的侵蚀速度是很慢的，因为在这些使用处玻璃的黏度高。但是，由于这种高黏度之故，这些部件会受到侵蚀/冲刷的复合蚀损作用。这一点对于槽子砖和流料嘴砖这样的部件来说尤其如此。这些耐火材料部件，根据其用处不同，也需要有良好的抗热冲击性能。这个区域内所用耐火材料的特性极为不同，须视这些部件的质量和使用寿命的要求以及作业的经济效果来确定。在有些熔窑上，主要使用熔融浇铸耐火材料作料盆、槽子砖、流料嘴等。如冲头、套筒、料碗这些部件通常是用莫来石、高铝或烧结AZS耐火材料制成的，要求它们具有较好的抗热冲击性能，因为更换相当频繁。

蓄热室

(1)概述

玻璃的质量一般不受这个区域选用的耐火材料的影响，然而玻璃生产的经济效益却受到蓄热室及格子砖体选用的耐火材料的影响很大。现在还往往有这种情况：熔窑的其他部位仍然能使用而不需要检修。但是由于蓄热室系统的变坏和堵塞或倒坍不得不停窑检修。

为了说明耐火材料环境条件的不同以及由这些不同条件所限定的耐火材料在不同部位上的典型实际应用。

(2)熔窑类型决定环境条件的不同

耐火材料所处的环境条件随连续熔窖的类型不同而变化甚大，这是对熔窑内各特定区域中反应的程度而言的。一般说来，不同类型耐火材料的侵蚀机理没有根本的区别。

关于横火焰熔窑与马蹄焰熔窑的设计问题，横火焰熔窑在使从玻璃液面上方掉进窑池的外来物的均化方面似乎具有较大能力，而且在大多数情况下它生产的玻璃缺陷较少。平均地说，马蹄焰熔窑产生的玻璃缺陷一般较多。这一情况部分地是由于在许多这种熔窑中难以获得良好的温度曲线，即难以建立熔化池中热点到端墙低温区之间的热梯度所致。在使耐火材料变坏加剧方面常出现的另一因素是火焰对马蹄焰熔窑中花格墙/端墙结构的冲击。在许多场合.这种火焰形式使得普通耐火材料不能适应.甚至对抵抗性能最好的耐火材料都造成困难的环境。马蹄焰熔窑的一个弱点是：在任何规定的时间里，所有燃料都是通过一个小炉输入的。因此，小炉燃料输入量可能是横火焰熔窑的2?3倍。

关于蓄热式熔窑与直火式或换热式熔窑的比较问题。直火式熔窑一般对耐火材料造成较严重的蚀损条件.这是因为要达到这类熔窑的计划生产率就必须加强燃烧来弥补缺少的预热，而且上部结构的温度对所用的大多数耐火材料来说确是过高了。有时候出现的另一个困难是：这种熔窑通常都相当浅，窑底遇到的湍流较多，而且对流形式变化较频繁。在这些情况下.流液洞的蚀损也往往较严重，这也许还与通过流液洞的玻璃液温度较高有关。

至少在一些颜色玻璃熔窑上早就出现了这样一个问题：是采用隔离的澄清部，还是采用普通的花格墙结构。这里最关键的参考点就是在澄清部中是否实际发现过什么碱凝聚现象。若情况如此，考虑完全隔离的澄清部结构可能是较好的。

电熔窑和电辅助加热熔窑一般对耐火材料环境有点好处，只是在电极砖处局部温度较高。在全电熔窑上，上部结构的耐火材料要求最低，因为耐火材料仅在烤窑时起作用。这类熔窑在正常运转期间是在配合料完全覆盖下工作的，上部结构耐火材料在这样的条件下可以无限期地使用。

平板玻璃熔窑较之其他大多数熔窑，其耐火材料环境条件不那么严格，原因在于平板玻璃熔窑采用大的熔化面积，以此作为实现均匀化和生产接近光学质量要求的玻璃的手段。就耐火材料所处的环境而言，这种大型的熔窑工作起来反而更有利。

熔制纤维玻璃和其他硼硅玻璃的熔窑一般说来对耐火材料造成十分严酷的工作条件。第一个操作上的因素就是温度常常极高，因为这类玻璃中很多都是高黏度的。第二个因素就是硼砂的侵蚀非常严重，因为硼砂比起钠钙玻璃作业中的碱来(不是来自玻璃接触部位)，挥发的速度要大得多，结果对耐火材料的破坏也大得多。与此同时，在许多这类熔窑上，上述挥发物必定超越高温区而进入澄清部和各料道，从而引起另外的问题。在出现挥发时，玻璃表面富集二氧化硅，最终可能析晶，这使得对玻璃的热辐射渗透更为困难，因此需要进一步提高上部结构的温度以实现热渗透。

铅玻璃熔窑给耐火材料造成的工作条件一般是相当平和的，只有窑底例外，在这里从玻璃中还原出来的铅经常在窑底耐火材料上引起严重的钻侵问题。这种铅玻璃的密度还使这些问题同窑底结构发生关联。在采用多砌层窑底结构时，上层耐火材料会有漂移甚至有在玻璃液中浮起的倾向。因此，高铅玻璃熔窑的最佳窑底结构看来是采用一种耐火材料砌筑的整体窑底。

玻璃池窑不与玻璃液接触的部位，如上部结构的窑顶、窑墙和喷火口、装料系统等，损毁是高温作用、粉尘冲刷和各种挥发物的化学侵蚀。挥发物来源于玻璃液、配合料和燃烧产物，主要成分是碱金属氧化物、硼化物、还有氟化物、氯化的和硫的化合物等。这些挥发物在高温下以碱蒸气的状态存在，温度低时又冷凝成液相。池窑上部。

还需指出，玻璃熔窑系由锆刚玉砖(AZS电熔砖)、硅砖、高铝砖、黏土砖及碱性砖等材料砌筑的，在烘窑时要综合考虑各种砖的特性、使用温度、窑的大小、工作特点等因素，合理制定烘窑曲线。