氧化铬砖以下简称为铬砖最早在有色冶金炉、煤气渣化炉上使用,具有优良的抗炉外炼钢渣、有色冶炼渣、煤气化炉渣和各种玻璃液的侵蚀能力。这种耐火材料在玻璃熔窑上得到广泛应用，但仅局限于深色瓶罐玻璃熔窑或无碱玻璃纤维熔窑，且主要用在玻璃熔窑的高温部位,如上层池壁、小炉口、流液洞、加料口等处。由于它能显著延长窑龄,因此引起了玻璃界的普遍关注.但是,由于铬砖的价格比熔铸锆刚玉耐火材料的价格高出6倍多,所以，目前铬砖的应用范围还不广泛,特别是在平板玻璃熔窑上的应用。本文主要讲无色透明浮法玻璃液对铬砖的侵蚀过程,重点讨论了侵蚀速率与侵蚀温度、侵蚀时间的相互关系。
一：实验方法
参照 GB10204-88《玻璃熔窑用耐火材料在静态下抗 玻璃液侵蚀实验方法》,将铬砖放入无色透明浮法玻璃液中,在不同温度、时间下进行侵蚀试验。对受侵蚀后的铬砖进行观察,发现其表面呈深黑色,在气、固、液三相界面处可见轻微侵蚀痕迹,其剖面上界面处的铬砖一侧未见玻璃液渗入,玻璃液一侧也未见脱落的Cr2O3 颗粒.除在1550℃下侵蚀23h的铬砖试样表层玻璃有黄绿色乳浊分相现象外,其余铬砖试样均有一层深浅不同的绿色透明玻璃。
二：分析与讨论
2.1侵蚀温度对侵蚀速率的影响
侵蚀温度对玻璃液侵蚀铬砖速率的影响见图2.从图2可见,铬砖的受侵蚀速率随侵蚀温度的 升高几乎成线性增加,其原因有以下几个方面：(1)随着温度升高,玻璃液中小的[SiO4]群和硅氧络 合阴离子比例增加,加速了 Cr2O3 在玻璃液中的溶解速率.(2)温度升高使玻璃液粘度下降,玻璃 液自由体积增大,从而使 Cr3+ 运动平均自由程增加,扩散速率提高,加速了玻璃液对铬砖的侵蚀. (3)当温度上升到1550 ℃时,在气、固、液三相界面处 Cr2O3 氧化成 CrO3,导致侵蚀速率迅速上 升.界面处出现的黄绿色乳浊玻璃证明了这一点.
2.2侵蚀时间对侵蚀速率的影响
侵蚀时间对玻璃液侵蚀铬砖速率的影响见图3.从图3可以看出,在3～5h内,随着时间的延长,侵蚀速率迅速下降,5h后侵蚀速率下降趋缓,并逐步趋于稳定,而要达到恒定侵蚀速率则需要 很长的时间.造成侵蚀速率如此变化的原因是：由于铬砖中存在着许多连通气孔,开始时玻璃液很 容易沿着这些连通气孔渗入铬砖内部,导致侵蚀速率较大.随着侵蚀时间的延长,铬砖与玻璃液接 触界面附近致密化,连通气孔消失,形成孤立分布的多孔结构(见图1(b),(c),(d),(e)).这种孤立 气孔有效阻隔了玻璃液向铬砖内部的渗透,也有效防止了铬砖表面 Cr2O3 颗粒的脱落,从而使侵 蚀速率降低.
静态条件下,侵蚀温度是影响铬砖耐玻璃液侵蚀性的主要因素.随着侵蚀温度升高,铬砖受玻 璃液侵蚀的速率增加,其1500 ℃时所受侵蚀速率比1350 ℃时大一个数量级.铬砖受玻璃液侵蚀 的速率随着侵蚀时间延长而迅速减小,并趋于稳定。