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玻璃成品有结石或因用了劣质耐火材料

发布时间:2017-02-06 浏览量:539 来源:科瑞耐材
玻璃结石
 
  玻璃中各种固态夹杂物无论其来源如何统称为“结石”。其中有未完全熔化的配合料及随着配合料进入熔体中的难熔物质,耐火材料未熔化的残余物等,这些是从外部进入熔体中的。还有从玻璃自身析出的结晶体。一种称为“节瘤的玻璃状夹杂物也属于这一类”。它们在成型过程中不变形或只稍微变形。
 
  作为玻璃状物质本应作为不均匀问题处理,它属于条纹的临界状态;可是按照它的性质,通常它是从结石吸收了玻璃中的组分(碱)熔化而成,但没有与主体玻璃完全混合。熔体外部的耐火材料吸收碱后熔化成玻璃状滴入熔体中则又称为“液滴”。
 
  一、耐火材料结石产生原因
 
  (1)可能结晶
 
  玻璃体的析晶结石,是由于玻璃在一定温度范围内,本身的析晶所造成的。这种析晶作用在生产中称之为“失透”。析晶结石的尺寸通常在0.01mm至几毫米之间,形状和色泽常是多种多样的,但是具有一定的几何形状为其特征。析晶结石有单独分布的,但大多数是聚集成脉状、斑点、球体、条带等。
 
  当玻璃液长期停留在有利于晶体形成和生长的温度下,玻璃中化学组成不均匀部分,是促使玻璃体产生析晶的主要因素。析晶结石常首先出现在各相分界线上:玻璃液表面上,气泡附近,与耐火材料接触部分。也常在配合料结石和耐火材料结石以及条纹、线道中开始产生。在有条纹缺陷的玻璃中,由于条纹引起的析晶常具有清晰的晶形,而且条纹所达到的范围要比析晶范围大得多。
 
  (2)耐火材料
 
  耐火材料结石类似料粉结石。但是料粉结石是带圆卵形,耐火材料结石是砖体结构,多呈棱角状,与玻璃体分界线较为明显。
 
  玻璃窑炉是用各种耐火材料砌成的,熔炉常用的主要耐火材料有硅砖,熔融石英砖、石英质耐火材料,粘土质耐火材料、高铝质耐火材料、铝氧系电熔铸耐火材料(电熔铸莫来石砖)以及锆刚玉系电熔铸耐火材料等。
 
  目前玻璃熔制仍须在耐高温材料做的容器内进行。尽管选用耐侵蚀与耐冲击良好的偏酸性耐火材料熔化玻璃,但是由于配合料溶解,玻璃液在高温下与耐火材料长期接触。以及火焰、炉内气氛的冲刷等。优质的耐火材料(包括钼金材料)也免不了要受到一定侵蚀,被侵蚀下来的成分有些溶解于玻璃中,有些则不全溶或溶解后又再次析晶出来,随玻璃液成型,在制品上形成结石,严重时造成废品。要想制得优质产品,尽量减少玻璃缺陷,耐火材料结石,按化学组成基本分为两大类:硅质耐火材料结石;铝硅质耐火材料结石。
 
  下面以硅质耐火材料为例,介绍硅质耐火材料结石出现的原因。
 
硅砖
 
  a.硅砖
 
  是单一氧化物组成的酸性耐火材料,多用于池炉上部胸墙、熔窑拱顶、喷火口、间隙砖等。虽然硅砖用在熔窑的上部构造不接触玻璃液,但是由于受碱蒸气的侵蚀及高温作用,硅砖有时也产生碎裂而剥落下来,生成结石,硅砖拱滴落入以及胸墙烧流物,液面过高冲刷间隙砖等都会形成结石。
 
  硅砖的晶相组成有方石英、髹石英和中心部位含有未转化的石英、硅砖骨料中含方石英较多。池炉前墙用的硅砖,长期处在高温下,砖体内SiO2会转变成很好的髹石英矛头双晶。由硅砖碎裂剥落的结石呈微黄色在镜下看到矛头双晶鳞石英及树枝状方石英同时存在。在这种结石保留有硅砖的原始结构特征晶型、矛头状双晶髹石英晶体。
 
  硅砖拱滴结石为浅绿色圆形,在镜下检查为放射状生长的骨架状方石英。胸墙烧流物结石为重结晶的柱状鳞石英晶体,晶体很大。上面有横裂纹,粗大骨架状方石英,为硅砖浮渣。
 
  b.石英砖
 
  用于低碱或无碱硼硅酸盐玻璃池炉的池墙和流液洞部分。是酸性耐火材料,用在与玻璃液接触的部位,要求石英砖与玻璃液接触前要充分转化成方石英,可提高抗蚀能力。石英砖在高温下使用,逐渐析晶变成方石英结晶,侵蚀面是均匀的。
 
  被侵蚀的石英砖所形成的结石呈白色,杂质少,显微结构是外部与玻璃液接触处为大骨架状,团粒状方石英。周围气孔多,内层有柱状,矛头状鳞石英。工作池壁石英砖进入玻璃的结石多为髹石英矛头双晶。
 
  二、消除耐火材料结石措施
 
  (1)出现耐火材料结石的主要原因
 
  ①耐火材料使用不当,选用耐火材料应根据熔化温度、玻璃成分、使用部位的不同而不同。如高硅低碱料,一般池壁用石英砖;碱性料上层用锆刚玉砖。此外,看火孔处如用硅砖,则很容易被侵蚀出现结石,故应采用刚玉砖。
 
  ②熔化温度过高温度过高,则玻璃液与耐火材料反应剧烈,且流动冲刷也加剧,侵蚀加速。
 
  ③助熔剂用量过大助熔剂用量过大时,尤其是氟化物对耐火材料的侵蚀特别严重。
 
  ④耐火材料质量低劣,耐火材料的烧成温度不够,气孔率高,原料不纯,颗粒配比不当,成形压力低(对于压力成型的耐火材料),电熔耐火材料浇缩孔过大,制造时气氛不适当以及退火不良,内应力大等。
 
  ⑤易起反应的耐火材料砌在一起,易起反应的耐火材料砌在一起时,如硅砖与粘土砖在1400℃以上反应剧烈。因此,在此温度下使用时,应避免它的直接接触。
 
玻璃窑
 
  (2)解决措施
 
  ①熔炉用的耐火材料及坩埚材质的好坏是熔化优质玻璃的主要关键,根据玻璃制品,熔化工艺的不同要求,选用适当的耐火材料对提高玻璃质量,减少结石缺陷的产生是重要的。原料结石和析晶,采取措施消除还是容易的,而耐火材料一经使用就不易更换,如果材质不好,使用时结石大量出现,往往会造成停产或严重减产,因此设计熔炉时要慎重选材。同时对耐火材料厂提出新课题,研制适合熔化玻璃的耐侵蚀、耐高温又耐热冲击的新材料。
 
  ②合理的工艺操作和熔化制度是延长耐火材料使用寿命、减少结石出现的重要环节。要正确地控制火焰走向,炉温高低、使液流波动小可使熔化正常,多出优质玻璃。要求工艺人员在操作过程中采取有效办法,减少结石的出现。
 
  ③冷修和热修熔炉时,要观察熔炉各部位的侵蚀情况;拍照记录,并取样鉴定,积累大量资料,这对今后玻璃出现结石并判断产生来源以及改进熔炉设计是很重要的。

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