氧(yang)化鉻磚以下(xia)簡(jian)稱為鉻磚最早在有色冶金(jin)爐、煤(mei)氣渣(zha)化爐上使用,具有優良的抗爐外煉鋼渣、有色(se)冶煉渣、煤(mei)氣化爐渣和各種玻璃液的侵蝕能力(li)。這種耐(nai)火材料在玻璃熔窯上得到(dao)廣泛應用(yong)，但(dan)僅局限于深(shen)色(se)瓶(ping)罐玻璃(li)熔窯(yao)(yao)或無堿玻璃(li)纖維熔窯(yao)(yao)，且主要用在玻璃熔窯的高溫(wen)部位,如上層池壁、小爐口、流液洞(dong)、加料口等(deng)處。由于它能顯著延(yan)長窯齡,因此引起了玻璃界的(de)普遍(bian)關注.但是,由(you)于鉻磚的價格(ge)比(bi)熔(rong)鑄(zhu)鋯剛玉(yu)耐(nai)火材料(liao)的價格(ge)高出6倍多,所(suo)以，目前鉻磚的(de)應用范圍(wei)還不(bu)廣(guang)泛,特別(bie)是在平板玻璃熔窯上的應(ying)用。本文主要講無色透明浮法玻璃液對鉻(ge)磚的侵蝕過程,重(zhong)點討論(lun)了侵蝕(shi)速率(lv)與侵蝕(shi)溫度、侵蝕(shi)時間的相互關系(xi)。
一：實驗方法
參照(zhao) GB10204-88《玻璃熔窯用(yong)耐火(huo)材(cai)料在靜態下抗 玻璃液侵蝕實驗方法(fa)》,將鉻(ge)磚放入(ru)無(wu)色透明(ming)浮法玻璃液中,在不同溫度、時間下進行(xing)侵(qin)蝕試驗。對(dui)受侵蝕后的鉻磚進行觀察(cha),發現其表面呈深(shen)黑(hei)色,在氣、固、液三相(xiang)界面處可見(jian)輕微侵蝕痕(hen)跡,其剖面上(shang)界面處(chu)的鉻磚一側未見玻(bo)璃液滲(shen)入,玻(bo)璃液一側也(ye)未見脫落的Cr2O3 顆粒.除在(zai)1550℃下侵蝕23h的鉻(ge)磚試樣(yang)表層(ceng)玻璃有黃綠色(se)乳濁(zhuo)分相現象外(wai),其余鉻磚試樣(yang)均有一層(ceng)深(shen)淺不(bu)同(tong)的綠色透明(ming)玻(bo)璃。
二(er)：分(fen)析與討論(lun)
2.1侵蝕(shi)溫度對侵蝕(shi)速率的影響
侵蝕溫(wen)度對玻璃液侵蝕鉻磚速率的影響見圖2.從圖2可見,鉻磚的受侵(qin)蝕速率隨(sui)侵(qin)蝕溫度的 升高(gao)幾乎(hu)成(cheng)線性增加,其原因有以下幾個方(fang)面：(1)隨著溫(wen)度升高,玻(bo)璃液中小的(de)[SiO4]群和(he)硅氧(yang)絡 合陰離子(zi)比例(li)增加,加速了(le) Cr2O3 在玻璃(li)液中(zhong)的溶解速率.(2)溫度(du)升高(gao)使(shi)玻璃液粘度(du)下降,玻璃 液自由體積增大,從(cong)而(er)使 Cr3+ 運動平(ping)均自(zi)由程(cheng)增加,擴散速(su)率(lv)提高,加速了玻璃液對(dui)鉻磚的侵蝕. (3)當溫度上升到1550 ℃時,在氣、固、液(ye)三相界(jie)面處 Cr2O3 氧化(hua)成 CrO3,導致侵蝕速(su)率迅速(su)上 升.界面處出現的黃綠(lv)色乳濁玻璃證明(ming)了(le)這一點.
2.2侵(qin)蝕時(shi)間對侵(qin)蝕速(su)率的影(ying)響
侵蝕(shi)時間對玻璃液侵蝕(shi)鉻(ge)磚(zhuan)速(su)率的影響(xiang)見(jian)圖3.從圖(tu)3可以(yi)看出(chu),在(zai)3～5h內,隨(sui)著(zhu)時間的(de)延長,侵(qin)蝕(shi)速率迅速下(xia)降,5h后侵蝕速率下降(jiang)趨(qu)緩(huan),并逐步趨(qu)于穩定,而要達到恒(heng)定侵蝕速(su)率(lv)則需要 很(hen)長(chang)的時(shi)間.造成侵蝕速率(lv)如此變化的原因是(shi)：由于(yu)鉻磚中存在著許多連(lian)通氣孔(kong),開(kai)始時玻璃液很 容(rong)易沿著這些連(lian)通氣(qi)孔滲入(ru)鉻(ge)磚內部(bu),導(dao)致侵蝕速(su)率較大(da).隨著侵蝕時間的(de)延長,鉻磚與玻璃液接 觸界面附(fu)近致(zhi)密化,連通氣孔消失,形成孤立分布的多(duo)孔(kong)結構(見圖(tu)1(b),(c),(d),(e)).這種(zhong)孤(gu)立 氣孔(kong)有效阻隔了玻璃液(ye)向鉻磚內部的滲透,也有(you)效防(fang)止了鉻磚表面(mian) Cr2O3 顆粒的脫落,從而使侵 蝕速率(lv)降低(di).
靜態條(tiao)件下,侵蝕溫度是(shi)影響鉻磚耐玻璃液侵蝕性(xing)的主要因素.隨著侵蝕溫度升高(gao),鉻磚受玻 璃液侵蝕的速率增(zeng)加(jia),其1500 ℃時所(suo)受侵蝕速(su)率比(bi)1350 ℃時大一個數(shu)量級(ji).鉻(ge)磚受玻璃液侵蝕(shi) 的速率隨(sui)著侵蝕(shi)時間延長而迅速減(jian)小,并(bing)趨于穩定。