耐火材料的发展变化有三个主要的推动力:保持和改进玻璃的质量;对玻璃窑炉经济上的要求以使窑炉的运行周期更长以及采用纯氧燃烧系统以后带来的冲击和影响。
“当前”一词对电子行业和计算机行业发生的变化可以解读为几个月乃至几个星期,而谈及玻璃工业的耐火材料发展和应用时,它很容易被解读为五年或十年。根据这一时间概念,我们将回顾和讨论在后一领域(更为保守的步伐)中在“当前”已经发生的变化。
耐火材料的变化和发展有三个主要的推动力。第一是玻璃制造商为至少要保持而通常则需改进玻璃质量的需求。第二是玻璃窑炉的经济要求以使窑炉运行周期更长,以及第三是纯氧燃烧系统带来的冲击和影响。这三项要求通常决定了在修窑时选用改进了的耐火材料。这些推动力也促使玻璃制造商在窑炉保养维护时选用改进了的耐火制品以及在运行周期中为大范围检修时采用新技术。
熔融浇铸氧化铝砖已经在熔化池顶这一部位确立了它的应用,主要是在熔化高质量玻璃的纯氧燃烧池炉中得到应用。在纯氧燃烧技术问世以前,只有βˉ氧化铝砖被用于熔化池的上部结构,并且没有熔融浇铸的氧化铝砖被用到熔化池顶上。而今,无论βˉ氧化铝还是α-β氧化铝的熔融浇铸制品都被用在生产彩色电视(屏和锥)、浮法玻璃以及硼硅酸盐玻璃的纯氧燃烧池炉的部分或全部炉顶上。熔融浇铸的AZS砖一般能够使用到1600℃或1650℃(取决于玻璃制品),而用电熔氧化铝砖砌成的炉顶则可成功地在1700℃下运行。这为玻璃制造商在生产难熔玻璃时创造了更好的条件和更大的灵活性。
许多年来,熔融浇铸AZS炉顶已成功地经受了冷却和再加热的考验,以使它们能够使用多个运行周期。现在积累了一点经验,成功地实施了电熔氧化铝炉顶冷却和再加热,当它们在使用两个或更多的运行周期时体现出经济上更强的生命力。电熔氧化铝炉顶在使用中观察(热态观察和停炉观察)结果显示了这些材料既具有化学稳定性又具有机械稳定性。这是最早对这种砌筑的观察研究,因为在当时既没有电熔氧化铝的参考资料,也没有其在炉顶应用的经验基础。
高铬耐火制品过去主要应用于增强玻璃熔炉,以及少量应用于保温玻璃池炉中。现在高铬砖正在越来越多地被某些钠钙玻璃池炉采用。其主要用途已经不仅限于全部或部分流液洞,而且还用于端墙以及在有限的程度上用于加料口的角砖。对于高铬砖的成分来说,它们存在有潜在的着色危险,以至于高铬制品通常与非常“白”的玻璃并不相容。最初时期这种制品主要用于有色玻璃,但是现在高铬制品也已经被成功地用于透明的容器玻璃池炉中。高铬制品在玻璃熔炉中使用的数量在很大程度上取决于其流液洞的设计、流液洞的冷却、池炉的日产量、以及熔炉的操作。某个玻璃制造商则可能把高铬砖用于全部盖板再加上熔化池的端墙。高铬砖砌筑的流液洞提供了增加窑炉寿命的潜力,因为这种材料对大多数玻璃的抗侵蚀性能至少要比熔融AZS砖强两倍。然而,某些设计和操作参数却与熔融AZS砖有所不同,就须要与供应商进行讨论。
低玻璃相电熔AZS耐火材料在有限的基础上成功地用于熔化池的上部结构已有好几年了。纯氧燃烧技术引起其在熔化池的上部结构中更广泛地使用,其原因有二:第一,低玻璃相含量导致玻璃相的渗出量很低,比传统的熔融AZS砖筑成的上部结构更为“干燥”。第二,低玻璃相含量使其具有更高的搞蠕变性能,从而能够把正常的使用温度从1600℃提高到1650℃。这对于纯氧燃烧窑炉的加料区域上部结构则更为有用,该部位的熔融AZS砖不仅要具有抵抗燃烧气流带来的料粉颗粒的侵蚀,而且还要能够承受更高的使用温度,1650℃。熔化池池壁砖近来已经开发出能提高顶部(液线部位)抗侵蚀性能的新品种并已在进行实地试验。这种池壁砖采用独一无二的方法,能控制液线部位的晶体结构,使该砖在液线部位具有比标准的熔铸AZS砖强得多的抗侵蚀性能。这种新型的池壁砖被考虑用于火焰燃烧池炉(主要是钠钙玻璃),我们发现其正常的侵蚀形态是在液线部位或者说在距离砖的顶部300mm处的侵蚀最为严重。当这些池壁砖的优良的显微结构与其热机械性能相结合时(由液线部位的冷风产生的影响),有理由相信可以使其抗侵蚀性能有大幅度的提高的可能(降低液线部位的侵蚀速度)。应用该技术的池壁砖在正在运行的池炉中得到监测,这些试验结果将开始在今后几年中逐步积累。
高锆电熔制品(HZFC或电熔氧化锆)已被广泛地接受,作为与玻璃相接触的耐火材料,用于某些高质量玻璃窑炉中的特定部位。采用该种成分的耐火材料的理由各不相同,随玻璃的品种而各异。彩色电视显像管屏幕玻璃对HZFC的侵蚀颇为严重,但是它还是被用于熔化池的流液洞一端的铺底砖和池墙砖,因为它能大大减少玻璃的缺陷,诸如节瘤、气泡和结石。熔融氧化锆耐火材料的抗侵蚀性能并不优于熔融AZS,但是通常它能足够维持一整个窑炉周期。这样,在彩色电视显像管屏幕玻璃池炉中采用HZFC可以大大改进玻璃的质量而又不降低窑炉的寿命。