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玻璃窑炉设计技术之耐火材料的选用及砌筑

发布时间:2016-06-14 11:24 文章来自:http://www.zztynh.com/ 作者:天阳耐火
耐火材料的选用及砌筑

耐火材料在单元窑内长期受到高温、温度急剧变化及火焰、粉料、玻璃液的物理化学侵蚀和机械冲刷作用,因此随着时间的推移,将会逐渐地被剥落和熔入玻璃液,并给玻璃液造成气泡、波筋及难熔结石等缺陷,严重时使拉丝作业产生困难。当耐火材料被侵蚀到一定程度,便迫使单元窑停产冷修。因此从玻璃熔化质量和单元窑运行寿命等项要求来考虑,必须根据单元窑不同部位和不同热工制度,来正确选择适用的耐火材料。

一、E玻璃单元窑选用的主要耐火材料

    1.致密氧化铬砖
    它具有最佳抗高温E玻璃侵蚀性能,其侵蚀物基本上对玻璃液不造成污染,所以已成E玻璃单元窑的首选优质耐火砖材
    致密氧化铬采用等静压法成型,其致密度非常高,主要技术指标为Cr2O3含量>94%,空气孔率<15%,体积密度>4.24g/cm3,侵蚀损耗只有致密锆砖的1/10。用在E玻璃单元窑直接接触高温玻璃液的熔化部池壁、熔化部高温部位池底、主通路池壁和池底、过渡通路池壁等。
    国际上常用的致密氧化铬砖牌号有美国CORHARP公司生产的 .C—1215、C—1215Z、CR—100等,德国VGT—DYKO公司生产的GR95WA 及日本品川株式会社生产的UC—PC—95。
    2.致密氧化锆砖
    该砖的抗高温 & 玻璃液侵蚀性能略低于致密氧化铬砖,也采用等静压法成型,其技术指标为ZrO2>65%,显气孔率<2.0%,体积密度约4.25g/cm3,在E玻璃中温度超过1370℃就有侵蚀。用在E玻璃单元窑接触玻璃液温度稍低的熔化部池底,过渡通路、成型通路的池底以及成型通路流液槽和漏板托砖等。此外致密锆砖还作为致密铬砖的背衬砖被使用。
    国际常用牌号有美国CORHARP公司生产的ZS—1300、ZS—1500、ZS—835和ZS—78等,德国PGT—DYKO公司生产的ZS65WA,日本品川株式会社生产的UC—Z、UC—CZ、UC—CZB等。
    近年来,我国广州岭南耐火材料有限公司引进国外技术和设备,也生产出了采用等静压法成型的烧结致密锆砖,已为国内玻璃、玻纤窑炉部分应用。
    德国KGT—DYKO公司研制开发了一种新型粗粒结构致密氧化锆砖,大大改善了砖材的内部组织结构,进而提高了砖材的耐急冷急热性能。其体积密度为3.75g/cm3,其气孔率为17%。该砖牌号为ZS65AR,具有良好的抗热震性,最适用于拉丝流液槽及漏板托砖。
    3.标准锆砖
    该砖ZrO2含量约为66%,容重为3.7g/cm3,具有较好的热稳定性和抗剥落性。使用在粉料侵蚀较严重的投料口区胸墙及后墙,熔窑观察孔砖及通路火焰空间的胸墙和顶盖砖、烧嘴砖。但也有采用AZS的烧嘴砖与采用莫来石砖为过渡砖及窑炉二侧的间隙砖等。
    4.烧结莫来石砖
    该砖化学组成为Al2O3>74%;SiO22.2%。容重2.5g/cm3,主要用途是标准铬的背衬砖,熔化部胸墙及前端墙砖、通路烟道内衬砖、大碹碹脚及放料口外层砖、换热器入口烟道外墙砖等。还有一种采用融熔法形成莫来石晶体后再烧结成的莫来石砖;具有更优良的抗高温蠕变性和耐热震性,可用作窑炉大碹和火焰空间胸墙,使用效果很好,目前国产化也已成功。
    5.电熔锆刚玉砖AZS砖
    该砖化学组成为ZrO2 34%,Al2O3 49.2%;SiO2 15.9%。容重为 3.85g/cm3,主要用途是熔化部烧嘴砖及投料口砖。
    6.电熔铬刚玉砖
    该砖化学组成为Cr2O3 28.3%,Al2O3 58.3%,MgO,Fe2O3 5.2%。容重约3.4g/cm3。主要使用在换热器入口处的烟道接口砖。

 二、窑炉的砌筑技术

    精心设计的窑炉,必须精心砌筑,砌筑质量对窑炉寿命、燃料消耗,玻璃熔化及拉丝作业都有很大影响。为了满足窑炉对砖材砌筑尺寸和窑体热膨胀等基本要求,因此窑炉的池壁砖、池底铺面砖都要进行切磨。此外窑炉耐火砖之间膨胀缝的合理预留也是极其重要的环节。下面对砌筑技术要点作一简单介绍。
    1.钢架验收和预砌筑
   (1)根据窑炉施工基准线和窑炉中心线,进行钢结构放线施工。按钢结构设计要求和施工允许偏差铺设主、次梁和扁钢,同时也对通路钢结构进行施工。
   (2)为确保砌筑施工质量和施工进度,对尺寸和砖缝有严格要求的池壁砖、池底铺面砖及所有承重拱砖应进行预砌筑。但如果上述砖材的尺寸精度很高,完全符合设计要求,也可不进行预砌筑。凡进行预砌筑的砖必须按顺序编号,正式砌筑时对号入座。
     2.砌筑顺序和方法
   (1)在池底钢结构验收合格的基础上,按窑炉施工基准线与窑炉中心线放出相关的投料口、前后排鼓泡及成型通路上各台拉丝漏板的中心线。
   (2)池底砌筑,包括通路底。砌好保温砖和高岭土大砖后,在砌筑池壁处内外放宽30—50mm找平。多层型地底结构在砌筑时必须按标高负偏差控制,池底总厚度的允许偏差一般为-3mm。在池底高岭土大砖上面铺设一层铬质捣打料作为密封层,可防止玻璃液渗透至抗腐蚀性差的粘土砖层。
   (3)池壁砌筑,包括通路池壁。砌池壁的底砖必须保证水平度,否则要对该部位底面砖进行加工,直至达到要求。多层池壁砖砌筑时,先里后外地操作,要确保炉膛内尺寸,严禁砖材砍凿面朝向炉膛。墙角需交错压缝砌筑,严格保持垂直度。
   (4)吊装立柱。采取临时措施稳住立柱,然后按设计要求安装碴碴角钢,立柱与碴碴角钢必须紧靠,同时定准标高。
   (5)砌筑大碹。制作碹胎,经拱架做承载沉降试验和相应尺寸检查后,大碹由两侧同时向中心砌筑,并要求连续作业,尽量控制在 !*+ 内完成。大碹保温层施工待烤窑结束后进行。
   (6)砌筑胸墙、前墙、后墙和通路火焰空间。胸墙的砌筑应在仔细检查托架、托板和支撑架安装合格后进行。砌筑挂钩砖与胸墙砖要有采取防止向窑内倾倒的措施。
   (7)砌筑烟道、烟囱。必须在清除窑内杂物,并用吸尘器吸净后进行砌筑。熔窑烟道和烟囱的砌筑,还要与金属换热器相配合,通路烟囱必须等通路砌筑完毕后再砌筑。
   (8)砌筑方法分干砌和湿砌两种。
     干砌部位:熔化部和通路的池底、池壁,火焰空间部位的挂钩砖,熔化部和烟道的碹碹砖,电熔砖砌体及通路顶盖砖。
     湿砌部位:熔化部火焰空间的侧墙和碹顶,烟道、烟囱及窑炉的保温层砖,湿砌所用泥浆应根据所用耐火砖材配制相应耐火泥。
     3.砌筑的质量要求和检验
   (1)砖缝。要求砖与砖间的缝隙要小,空间各部位砌体的砖缝允许厚度一般不超过2mm。碹顶砖缝要求小于1mm,保温砖可扩大至 3mm。
   (1)膨胀缝。耐火砖材受热会膨胀,应根据所用砖材及所处部位的温度状况来留设膨胀缝。每1m长的砌体内留设膨胀缝的平均值可用平均线膨胀系数!均求出。池底砖、池壁砖,要适当减少,以防胀不满E玻璃单元窑所用主要耐火材料致密铬砖、致密锆砖的膨胀缝平均值约为5mm。膨胀缝要均匀分段(间距不大于2m)留设,内外砖层间按封闭式留设,上下砖层间按交错留设,胀缝内应保持清洁,外层用胶带密封砖缝。
   (2)允许误差。对标高、水平度、垂直度、线尺寸和砌体表面平整度都有严格的允许误差范围。砌体砖缝用塞尺检查,塞尺厚度等于被检验砖缝的规定厚度。平整度用2m靠尺在所有方向检查。在全部检查结束并对窑内多次清洁后进行密封处理,尽量减少外界杂物、尘