陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)在玻璃窯爐維修中的應(yīng)用 | 技術(shù)前沿

 

二、焊補(bǔ)料成分

 

玻璃窯爐是由多種耐火材料組成的，如硅磚、AZS磚、鎂磚、剛玉磚、耐火黏土磚等。按照焊接機(jī)理，焊料成分應(yīng)該與母材成分相同或相近，所以在選擇玻璃窯爐焊補(bǔ)料時(shí)，應(yīng)選擇與玻璃窯爐焊補(bǔ)部位耐火材料基質(zhì)成分相同或相近的焊補(bǔ)材料?，F(xiàn)在有些陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)工程公司已經(jīng)開發(fā)出可以適用于焊補(bǔ)硅磚、AZS磚、鎂磚、剛玉磚的硅質(zhì)、鋯質(zhì)、鎂質(zhì)、高鋁質(zhì)的焊補(bǔ)料。下面以硅質(zhì)焊補(bǔ)料為例，對(duì)焊料成分進(jìn)行分析。硅質(zhì)焊補(bǔ)料也是一種不定型耐火噴補(bǔ)材料，由一定顆粒級(jí)配后的致密耐火骨料、結(jié)合劑組成。其中骨料是以含有鱗石英和方石英為主要成分的高純度SiO2：作為主要原料，其含量占焊補(bǔ)料總量的85%以上，另外，焊補(bǔ)料中還含有下列成分：6%的Al2O3，2%的Fe2O3，1%-2.5%的CaO，0.1%的Na2O，0.4%-1%的K2O。添加的結(jié)合劑采用常見的硅酸鹽、磷酸鹽、聚磷酸鹽等無機(jī)鹽，固體金屬粉末（如鋁）的含量在2%-4%之間。該焊補(bǔ)料的特點(diǎn)是組織致密、抗震性能強(qiáng)。金屬粉末和氧氣發(fā)生劇烈氧化反應(yīng)后放出的熱量（溫度達(dá)到2000℃以上）使其迅速熔化。與硅磚（母材）牢固地黏接在一起，形成體積穩(wěn)定的整體致密結(jié)構(gòu)，并且不會(huì)由于SiO2晶型轉(zhuǎn)化產(chǎn)生脹裂而損壞修補(bǔ)結(jié)構(gòu)。

 

三、陶瓷焊補(bǔ)設(shè)備的組成和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

 

焊補(bǔ)設(shè)備主要由焊槍、混料機(jī)、操作控制盤、冷卻水加壓泵、高壓橡膠管組成。輔助設(shè)備有：均料機(jī)、耐材切割鋸、小型液壓站、冷卻設(shè)備等。工作條件要求：0.4MPa以上的純氧，0.02MPa的氮?dú)猓?MPa的水壓。焊補(bǔ)工作示意圖見圖1。

 

 

圖1 陶瓷焊補(bǔ)裝置示意圖

 

使用陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：①采用特制的噴槍，可達(dá)到傳統(tǒng)熱修根本不能達(dá)到的部位，如窯爐內(nèi)部碹角等。②維修時(shí)對(duì)生產(chǎn)影響很小，有時(shí)可以忽略。③維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)性大大降低。④可以在窯爐薄弱部位剛剛出現(xiàn)問題時(shí)就采取陶瓷焊補(bǔ)來修，消除隱患。

 

四、焊補(bǔ)操作及工藝參數(shù)的控制

 

陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)是近幾年在國(guó)內(nèi)興起的一種在熱態(tài)下不停產(chǎn)修補(bǔ)窯爐的維修方法，在國(guó)外早已得到廣泛應(yīng)用。國(guó)外的工程在進(jìn)行作業(yè)時(shí)摸索出了一套成熟的操作方法和工藝，在實(shí)際施工時(shí)由有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員操作，對(duì)操作的工藝參數(shù)的控制尤為，人員也有明確的分工，各司其職。根據(jù)焊補(bǔ)部位和焊料成分的不同，混料機(jī)以一定的速度給料，以保證焊縫質(zhì)量，在此過程中氧氣既作為助燃劑，又作為輸送焊料的載體。壓力和流量是否穩(wěn)定，將直接影響焊接質(zhì)量和效率，若壓力太高，焊補(bǔ)料流速太快，不易完全熔化，就會(huì)在焊補(bǔ)區(qū)域形成結(jié)渣和氣孔，與母材的結(jié)合強(qiáng)度不夠，焊補(bǔ)質(zhì)量差；若壓力太低，焊補(bǔ)料流速太慢，盡管焊補(bǔ)區(qū)域的質(zhì)量有保證但效率較低。在維修硅質(zhì)大碹時(shí)，一般純氧壓力穩(wěn)定在0.4MPa，氮?dú)鈮毫Ψ€(wěn)定在0.02MPa。在此狀態(tài)下焊接速度能達(dá)到30-50Kg/h。當(dāng)然。根據(jù)焊補(bǔ)部位和焊補(bǔ)料成分不同，該工藝參數(shù)可以隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

 

五、焊補(bǔ)效果

 

2002年7月，河南某電子玻璃公司１#、２#窯爐碹頂部位出現(xiàn)或大或小的熔洞（又叫鼠洞），嚴(yán)重影響池爐。采用國(guó)外某公司的陶瓷焊補(bǔ)技術(shù)進(jìn)行維修，取得了成功。圖２、圖３是２#爐右側(cè)碹角焊補(bǔ)前后的照片。兩張照片對(duì)比，明顯看到焊補(bǔ)后被侵蝕的熔洞和大面積侵蝕部位被噴涂平整，這樣大碹的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到較大提高。經(jīng)過陶瓷焊補(bǔ)維修，該公司ｌ#爐運(yùn)行了７年８?jìng)€(gè)月、２#爐運(yùn)行了８年1個(gè)月，爐齡延長(zhǎng)了ｌ～２年。陶瓷焊補(bǔ)維修成為池爐壽命延長(zhǎng)的一個(gè)關(guān)鍵因素，為該公司帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

 

 

圖2 焊補(bǔ)前2#爐右側(cè)碹角示意圖

 

 

圖3 焊補(bǔ)后2#爐右側(cè)碹角示意圖

 

六、結(jié)語

 

陶瓷焊補(bǔ)是玻璃池爐中后期維修的一種很有效的方法，它也可以應(yīng)用在其它工業(yè)窯爐上。在國(guó)外，利用陶質(zhì)焊補(bǔ)技術(shù)對(duì)玻璃窯、焦?fàn)t進(jìn)行不中斷生產(chǎn)的熱態(tài)修補(bǔ)已經(jīng)有了大量的應(yīng)用。對(duì)于生產(chǎn)商來說，延長(zhǎng)窯爐的生產(chǎn)周期所產(chǎn)生的收益是相當(dāng)可觀的，而陶瓷焊補(bǔ)對(duì)于延長(zhǎng)生產(chǎn)周期所需要付出的成本是微不足道的，這也正是該項(xiàng)技術(shù)近幾年在國(guó)內(nèi)興起的原因。