氧化鉻磚以下簡稱為鉻磚最早在有色冶金爐、煤氣渣化爐上使用,具有優(yōu)良的抗?fàn)t外煉鋼渣、有色冶煉渣、煤氣化爐渣和各種玻璃液的侵蝕能力。這種耐火材料在玻璃熔窯上得到廣泛應(yīng)用，但僅局限于深色瓶罐玻璃熔窯或無堿玻璃纖維熔窯，且主要用在玻璃熔窯的高溫部位,如上層池壁、小爐口、流液洞、加料口等處。由于它能顯著延長窯齡,因此引起了玻璃界的普遍關(guān)注.但是,由于鉻磚的價格比熔鑄鋯剛玉耐火材料的價格高出6倍多,所以，目前鉻磚的應(yīng)用范圍還不廣泛,特別是在平板玻璃熔窯上的應(yīng)用。本文主要講無色透明浮法玻璃液對鉻磚的侵蝕過程,重點(diǎn)討論了侵蝕速率與侵蝕溫度、侵蝕時間的相互關(guān)系。
一：實(shí)驗(yàn)方法
參照 GB10204-88《玻璃熔窯用耐火材料在靜態(tài)下抗 玻璃液侵蝕實(shí)驗(yàn)方法》,將鉻磚放入無色透明浮法玻璃液中,在不同溫度、時間下進(jìn)行侵蝕試驗(yàn)。對受侵蝕后的鉻磚進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)其表面呈深黑色,在氣、固、液三相界面處可見輕微侵蝕痕跡,其剖面上界面處的鉻磚一側(cè)未見玻璃液滲入,玻璃液一側(cè)也未見脫落的Cr2O3 顆粒.除在1550℃下侵蝕23h的鉻磚試樣表層玻璃有黃綠色乳濁分相現(xiàn)象外,其余鉻磚試樣均有一層深淺不同的綠色透明玻璃。
二：分析與討論
2.1侵蝕溫度對侵蝕速率的影響
侵蝕溫度對玻璃液侵蝕鉻磚速率的影響見圖2.從圖2可見,鉻磚的受侵蝕速率隨侵蝕溫度的 升高幾乎成線性增加,其原因有以下幾個方面：(1)隨著溫度升高,玻璃液中小的[SiO4]群和硅氧絡(luò) 合陰離子比例增加,加速了 Cr2O3 在玻璃液中的溶解速率.(2)溫度升高使玻璃液粘度下降,玻璃 液自由體積增大,從而使 Cr3+ 運(yùn)動平均自由程增加,擴(kuò)散速率提高,加速了玻璃液對鉻磚的侵蝕. (3)當(dāng)溫度上升到1550 ℃時,在氣、固、液三相界面處 Cr2O3 氧化成 CrO3,導(dǎo)致侵蝕速率迅速上 升.界面處出現(xiàn)的黃綠色乳濁玻璃證明了這一點(diǎn).
2.2侵蝕時間對侵蝕速率的影響
侵蝕時間對玻璃液侵蝕鉻磚速率的影響見圖3.從圖3可以看出,在3～5h內(nèi),隨著時間的延長,侵蝕速率迅速下降,5h后侵蝕速率下降趨緩,并逐步趨于穩(wěn)定,而要達(dá)到恒定侵蝕速率則需要 很長的時間.造成侵蝕速率如此變化的原因是：由于鉻磚中存在著許多連通氣孔,開始時玻璃液很 容易沿著這些連通氣孔滲入鉻磚內(nèi)部,導(dǎo)致侵蝕速率較大.隨著侵蝕時間的延長,鉻磚與玻璃液接 觸界面附近致密化,連通氣孔消失,形成孤立分布的多孔結(jié)構(gòu)(見圖1(b),(c),(d),(e)).這種孤立 氣孔有效阻隔了玻璃液向鉻磚內(nèi)部的滲透,也有效防止了鉻磚表面 Cr2O3 顆粒的脫落,從而使侵 蝕速率降低.
靜態(tài)條件下,侵蝕溫度是影響鉻磚耐玻璃液侵蝕性的主要因素.隨著侵蝕溫度升高,鉻磚受玻 璃液侵蝕的速率增加,其1500 ℃時所受侵蝕速率比1350 ℃時大一個數(shù)量級.鉻磚受玻璃液侵蝕 的速率隨著侵蝕時間延長而迅速減小,并趨于穩(wěn)定。