玻璃窑炉用耐火材料技术培训课件20164

玻璃窑炉用耐火材料技术培训课件新疆五江兴华实业有限公司朱柏杨2016.4第四章玻璃熔窑用耐火材料质量国家标准的规定第三章耐火材料各论第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用第一章耐火材料基础常用耐火材料图片粘土耐火砖图片粘土耐火砖图片底气孔黏土耐火材料图片镁质耐火砖图片镁质耐火砖图片高铝质耐火砖图片高铝质耐火砖图片莫来石耐火砖图片莫来石耐火砖图片硅质耐火砖图片硅质耐火砖图片刚玉质耐火砖图片刚玉质耐火砖图片电熔刚玉砖耐火材料图片电熔刚玉砖耐火材料图片AZS33#WS-YAZS41#WS-Y硅线石耐火材料图片硅线石耐火材料图片刚玉莫来石耐火材料图片第一章耐火材料基础第一节概述•一、概念：•耐火材料是耐火度不低于1580℃的材料，一般是指主要由无机非金属材料构成的材料和制品。•二、主要种类•1.按化学成分分为：•（1）氧化硅质（以氧化硅为主，包括硅砖和石英玻璃）；•（2）氧化铝质(以氧化铝和氧化硅为主，又分为半硅质、粘土质和高铝质)；•（3）氧化镁质（又分为镁砖、镁铝砖、镁硅砖、镁钙砖、镁铬砖和镁碳砖）；第一章耐火材料基础•2.按矿物成分•（1）白云石质MgCa（CO3）2；•（2）橄榄石质（Mg2SiO4）；•（3）尖晶石质（Fe2MgO4）；•（4）碳质（石墨制品）；•（5）含锆质（氧化锆+莫来石+刚玉）；•（6）特殊耐火材料（碳化物、氮化物、硼化物）。•3.按制造方法分为：•块状耐火材料;•不定形耐火材料;•烧制耐火材料;•熔铸耐火材料；第一章耐火材料基础•4.按耐火度分为：•普通（1580～1770℃）;•高级（1770～2000℃）;•特级（大于2000℃）；•5.按化学性质分为：•酸性耐火材料;•中性耐火材料;•碱性耐火材料；•6.按标准和尺寸分为：•标准砖;异型砖;•管形材;耐火器皿；第一章耐火材料基础•7.按使用场合：•冶金用;水泥窑用;•玻璃窑用;陶瓷窑用;•锅炉用。•三、耐火材料的组成：•1．化学成分：主成分、杂质成分（有害）和外加组分（有益）；•2.物相组成：主晶相、次晶相和基质。第一章耐火材料基础第二节耐火材料的性质•一、耐火材料的宏观性质：•1．气孔：开孔、闭孔和贯通孔；•2．气孔率：体积百分比•真气孔率Pt=（Vc+Vo）/Vb×100%•闭气孔率Pc=Vc/Vb×100%•显气孔率Pa=Vo/Vb×100%•Vc---闭孔体积；Vo---开孔+贯通孔；•Vb---材料总体积•Pt=Pc+Pa第一章耐火材料基础•3．密度（g/cm3）•体积密度d=M/V•视密度或表观密度da=M/（Vc+Vt）•真密度dt=M/Vt•Vc---闭孔体积；Vt---除气孔外的材料体积；•V---总体积；M—质量。•4．吸水率（%）•是指全部显气孔被水填满时，水的质量与干燥材料的质量之比。•Wa=（M-Mo）/Mo×100%•Wa—吸水率；M—吸水后质量；•Mo—吸水前质量第一章耐火材料基础•二、耐火材料的力学性质：•1．常温耐压强度S=P/AP—材料破坏时的最大压力；A—受压面积•2．高温耐压强度在高于1000～1200℃条件下，单位面积所承受的最大压力。•3．抗折强度（抗弯强度、断裂模量）材料单位面积所承受的极限弯曲应力。•4．耐磨性材料抗机械磨损作用的能力。第一章耐火材料基础•三、耐火材料的热学及电学性质：•1．热膨胀性：包括线膨胀系数和体积膨胀系数；•2．导热性：导热系数；•3．比热容：常压下加热一公斤材料使之升高1℃所需要的热量（kJ）•4．导电性：电阻率。碳质和碳化硅质材料为导体，一般耐火材料为不良导体，但温度大于1000℃时导电性明显提高，熔融时导电能力很强。•四、耐火材料的使用性质：•1．耐火度：材料在高温作用下达到软化程度时的温度。•2．荷重软化温度：普通材料加恒压0.2N/mm2下，升温测其软化温度。•3．高温体积稳定性：材料重烧线变化率和体积变化率。第一章耐火材料基础•4．耐热震性（抗热震性）极限温差。•5．抗渣性材料在高温下抵抗熔渣及其它熔融液侵蚀而不易损毁的性能。•6.耐真空性材料在真空和高温下服役时的耐久性，因高温减压时耐火材料中有些组分极易挥发。（1）耐火度：耐火材料在无荷重条件下，抵抗高温作用而不熔化的性质称为耐火度。与有固定熔点的结晶态物质不同，耐火材料一般是由多种矿物组成的多相固体混合物，没有固定的熔点。其熔融是在一定温度范围内进行的，当对其加热升温至某一温度时开始出现液相（即固定的开始熔融温度），继续加热温度仍然继续升高、液相量也随之增多，直至升至某一温度全部变为液相，在这个温度范围内，液相与固相同时存在。第一章耐火材料基础耐火度是一个技术指标，将被测制品按一定方法制成截头三角锥（2×8×30mm）。试锥以一定升温速度加热，达到某一温度开始出现液相，温度继续升高液相量逐渐增加,粘度减小，试锥在重力作用逐渐软化弯倒,当其弯倒至顶点与底接触的温度，即为试样的耐火度。第一章耐火材料基础（2）高温荷重软化温度耐火材料的高温荷重软化温度也称为高温荷重变形温度，表示材料在温度与荷重双重作用下抵抗变形的能力，即指耐火材料试样在固定压力下，不断升高温度，试样发生一定变形量和坍塌时的温度。高温荷重软化温度在一定程度上能表明耐火制品在与其使用情况相近的条件下的结构强度与变形情况，因而是耐火制品的重要性能指标。耐火制品的荷重软化温度取决于制品的化学-矿物组成、组织结构、显微结构、液相的性质、结晶相与液相的比例及相互作用等。第一章耐火材料基础耐火制品荷重软化温度的测定：一般是在0.2MPa的固定载荷下，以一定的升温速度均匀加热，测定试样（￠36×50mm直圆柱体）压缩0.6%、4%、40%时的温度。试样压缩0.6%时的变形温度即为试样的荷重软化开始温度，即通常所说的荷重软化点。试样压缩4％（2mm）－变形温度；试样压缩40％（20mm）－溃裂点；第一章耐火材料基础第三节耐火材料的生产过程•原料加工→配料→混炼→（成型）→干燥→烧成（熔制）→（成型）→检验→成品。•即耐火材料的生产过程与陶瓷或玻璃的生产过程相似。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用玻璃窑炉耐火材料应用举例1各部位耐火材料的使用耐火材料的操作及维修耐火材料的选择原则345第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用在玻璃工业中，耐火材料的质量对于提高玻璃产品的质量、节约燃料、延长熔窑寿命、降低玻璃生产成本具有重大的意义。耐火材料是玻璃窑炉的物质基础，它对窑炉的整体效益影响极大，必须合理选材。池窑各部位的工作状态不同，要求耐火材料的性能也不同。对于玻璃熔窑用耐火材料的基本要求大致如下：必须有足够的使用性能，如高温性能、化学稳定性、冷热急变稳定性、体积稳定性和机械强度；要有较高的耐火度；对玻璃液没有污染或者污染极小；尽可能延长使用寿命；砌在一起的不同材质的耐火材料之间在高温下没有接触反应；式样和尺寸精确，尽可能少的用量和散热损失；易损部位用优质材料，其它部位使用一般材料。做到：“合理配套，窑龄同步”。各部位耐火材料的使用第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用•大多数接触玻璃的耐火材料的损坏机理是液相侵蚀，受扩散／渗透率的支配。钠钙玻璃的液态温度高达约1500℃。除钠钙玻璃以外，其它玻璃的液态温度可能较高或较低，这取决于所要求的玻璃粘度特性和玻璃的组成。对所有接触玻璃的部位来说，耐火材料最重要的性能就是抗侵蚀能力。耐火材料界面的稳定性和产生结石的倾向，这两种性能几乎具有同等重要的意义。界面稳定性指的是耐火材料部分地处于侵蚀状态中，但耐火材料表面仍属完整，不会脱落而使玻璃产生缺陷。熔化部中接触玻璃的部位第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用①熔化部的上部结构；②侧墙；③投料端墙；⑤流液洞；⑥桥墙／端墙；⑦桥墙；⑧窑底。•1、熔化部的上部结构：•①概述。这个区域的范围大致包括熔化池本身的全部上部结构，再加上小炉脖，但不包括蓄热室或任何的蓄热室耐火材料。这个区域内的表面温度比处于玻璃接触部位的耐火材料的表面温度稍高（一般比实际的玻璃温度要高66～93℃）。温度上的变化是很大的，最高温度一般是在熔化池长度方向后半部的热点区。在钠钙玻璃熔窑中这一温度最高可达1649℃；在某些硼硅酸盐玻璃熔窑中这一温度更高一些。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用1、熔化部的上部结构：②碹顶；③投料端墙；④胸墙；•⑤间隙砖，小炉底；⑥吊墙；•⑦小炉脖(侧墙)，小炉碹；•⑧桥墙盖板；•⑨花格墙，成型端墙，出料端墙。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用•2、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℃，而大多数玻璃液的最高温度可能达1399℃。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：这些区域内的玻璃粘度较高，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问来完成同化上述缺陷的过程。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用2、澄清部中接触玻璃的部位：②流液洞。③桥墙和侧墙。④供料通入口。⑤池底。•3、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地较冷的区域，所以在其耐火材料表面上的这种凝聚反应。一般地说，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。一般地说，对于硼硅玻璃熔窑最好的作法是使用锆质耐火材料或者使用硅质耐火材料。•②碹顶。③桥墙盖板，间隙砖，胸墙。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用4.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率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:第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用表6–2池窑非玻璃液接触部位用耐火材料部位砖种备注池窑上部硅砖窑顶用硅砖；碱蒸气、SiO2粉尘少时用硅砖。锆刚玉砖α-βAl2O3砖β-Al2O3砖锆英石砖碱蒸气、SiO2粉尘多时用硅砖，但β-Al2O3砖，SiO2较少时用。锆刚玉砖，ZrO2含量为30％～33％。换热装置高铝砖碱性砖蓄热室拱顶主要用硅砖砌筑，但在蓄热室格子体上部一般采用碱性砖，以抵抗碱蒸气的侵蚀。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用•2、耐火材料的选择原则•耐火材料选用前需要首先了解以下几个因素：•①池炉使用年限；•②玻璃质量要求；•③生产能力，即熔化率和熔化温度选取多少；•④保温情况，为了节约燃料需在哪些部位采取保温；•⑤经济性，即投资的多少。•在选用耐火材料时要瞒足使用要求，保证池炉的经济性，便于生产制造。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用•（1）保证使用要求：•修筑玻璃池炉用的各种耐火材料应满足以下基本要求：•①应具有高的软化、熔融温度，一般耐火度不低于1580℃。•②有足够的机械强度，能抵抗撞击、摩擦、高温高速火焰、烟尘的冲刷和其它机械作用。•③高温结构强度好，在操作温度下能长期承受机械负荷。•④对熔融配合料各组分、熔融玻璃及气态物质的侵蚀作用抵抗力强。•⑤对玻璃的污染要小。•⑥耐急冷急热性能（热震性）好。•⑦高温体积稳定性好，残余收缩或膨胀小。•⑧热容、热膨胀、导热等热性能满足使用要求。•⑨外形规整，尺寸准确。•⑩根据使用条件提出的其它要求（如电极砖的电性能要符合使用要求）。第二章耐火材料在玻璃熔窑中的使用•（2）保证池炉的经济性：•选用耐火材料要注意从实际出发，充分研究整个池炉各部位耐火