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玻璃液對(duì)流和玻璃液面的不穩(wěn)定,能加劇對(duì)耐火材料的侵蝕。這主要是由于液流會(huì)加速玻璃液與耐火材料間相互的物理和化學(xué)作用。但玻璃液與耐火材料間的摩擦力非常小,因此受機(jī)械磨損的作用則是較輕的。
在侵蝕進(jìn)行過(guò)程中耐火材料被溶解,而在表面形成一層薄膜,當(dāng)受到玻璃液流沖刷時(shí),原來(lái)很少活動(dòng)的這層保護(hù)膜就移動(dòng)了,使耐火材料暴露出新的表面部分,這就為進(jìn)一步遭受侵蝕提供了有利條件。當(dāng)黏土質(zhì)池壁磚受到鈉-鈣硅酸鹽玻璃侵蝕時(shí),玻璃表面受到的破壞較液面下不太深處快得多,容易形成深溝。
玻璃液面的波動(dòng)會(huì)加強(qiáng)對(duì)已受破壞的耐火材料層的沖刷作用。當(dāng)玻璃液面下降后,已軟化的一層薄膜不能再保持在耐火材料的內(nèi)表面上,而玻璃液面重新上升時(shí),剝落的薄膜不能回復(fù)原位,就被液流帶走。新的一層耐火材料又暴露出來(lái),重新受到上升玻璃液的進(jìn)一步侵蝕而加速破壞。有時(shí)由于耐火材料被溶解而生成的高黏度玻璃液層被剝落,來(lái)不及擴(kuò)散均化,會(huì)使玻璃產(chǎn)生條紋。
由于玻璃液的溫差,池壁附近的玻璃液流向下運(yùn)動(dòng),而池壁耐火材料受侵蝕溶解會(huì)使玻璃液的密度發(fā)生變化,將影響池壁附近液流的速度,并加強(qiáng)侵蝕。池壁的通風(fēng)冷卻,有助于減輕侵蝕,但只有當(dāng)池壁磚的厚度不大時(shí)才有可能實(shí)現(xiàn)。有時(shí)還可增強(qiáng)池壁處玻璃液的對(duì)流循環(huán),反而會(huì)加強(qiáng)對(duì)耐火材料的侵蝕。
池窯中的溫度波動(dòng)將引起耐火材料-玻璃液系統(tǒng)平衡的破壞。如溫度升高時(shí),使覆蓋池壁磚表面的保護(hù)膜的黏度降低,易被玻璃液流沖刷帶走,也會(huì)加速它的侵蝕破壞。
現(xiàn)代池窯多采用輔助電熔和鼓泡澄清工藝,以提高熔化率。但也加強(qiáng)了玻璃液的對(duì)流,升高了深層玻璃液的溫度,這也加強(qiáng)了對(duì)耐火材料的侵蝕作用。
當(dāng)向池窯內(nèi)加入配合料時(shí),料粉容易被窯內(nèi)流動(dòng)的氣體所帶走,粉塵中含堿量很多,往往沉積在池壁磚的上表面,生成釉料,并沿磚的表面流下,使磚面形成深溝,甚至?xí)傻蔚芈湓诓Aб褐,使玻璃液產(chǎn)生條紋等缺點(diǎn)。
池窯上部結(jié)構(gòu)經(jīng)常受到配合料粉塵和揮發(fā)物的侵蝕。但粉塵與耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),其生成物多留在耐火材料表面,形成一層薄膜,它具有保護(hù)作用,可防止配合料粉塵對(duì)耐火材料的進(jìn)一步侵蝕。
配合料和玻璃液的揮發(fā)物也對(duì)耐火材料進(jìn)行化學(xué)侵蝕,揮發(fā)成分主要是堿金屬氧化物和硼化合物,還有氟化物、氯化物和硫化物。這些揮發(fā)物以氣相狀態(tài)與耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并滲入耐火材料的氣孔或縫隙中,在溫度較低的部位凝結(jié)成液相,與耐火材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這些化合物的冷凝液體對(duì)耐火材料的侵蝕更為強(qiáng)烈,它們通過(guò)浸潤(rùn)、擴(kuò)散,向耐火材料氣孔內(nèi)深入滲透,尤其是上部結(jié)構(gòu)有裂紋和縫隙時(shí),會(huì)對(duì)耐火材料造成很大的破壞。
配合料粉塵和揮發(fā)物在大多數(shù)清況下共同對(duì)耐火材料進(jìn)行侵蝕。距加料口越遠(yuǎn),配合料粉塵越少,而工作池及供料槽的上部結(jié)構(gòu)則只受到玻璃液揮發(fā)物的侵蝕。
這兩種化學(xué)侵蝕都可以誘發(fā)和促進(jìn)不同種類(lèi)耐火材料之間的相互反應(yīng),并使耐火材料強(qiáng)度降低,甚至引起在物理作用下的損壞。
窯內(nèi)氣氛也對(duì)耐火材料的侵蝕產(chǎn)生影響。如在還原氣氛下作業(yè),或應(yīng)用發(fā)生爐煤氣時(shí),煤氣中的CO和H2會(huì)使磚中的氧化鐵還原,從而加速對(duì)耐火材料的侵蝕。
配合料粉塵和玻璃液揮發(fā)物及其冷凝物以及窯內(nèi)氣氛同樣也對(duì)蓄熱室耐火材料起著相當(dāng)大的破壞作用。
熔融玻璃、料粉和揮發(fā)物與耐火材料接觸發(fā)生的交代反應(yīng),主要是在固相存在下通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)行的。由于熔融玻璃具有非常大的黏度,通常反應(yīng)不易達(dá)到平衡,而且反應(yīng)速度較慢。在蝕變過(guò)程中伴有溶解、重結(jié)晶以及形成新相等現(xiàn)象發(fā)生。不同性質(zhì)的耐火材料,侵蝕變化的過(guò)程并不相同。各種耐火材料的侵蝕過(guò)程,主要與侵蝕物的種類(lèi)、化學(xué)反應(yīng)速度、反應(yīng)生成物的濃度和磚的結(jié)構(gòu)及溫度、作用時(shí)間、物理和化學(xué)侵蝕條件有關(guān)。
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