一种窑炉池壁耐火材料侵蚀厚度的检测方法与流程

本发明属于厚度计量，具体涉及一种窑炉池壁耐火材料侵蚀厚度的检测方法。

背景技术：

1、玻璃熔窑是玻璃生产线中熔融玻璃液的热工设备。熔窑池壁是原料熔制成优质玻璃液并与原料和玻璃液直接接触的部位，使用温度一般为1300-1650℃，池壁侵蚀程度又是影响熔窑寿命的关键因素。受熔窑池壁耐火材料及熔制工艺的限制，池壁耐火材料发生侵蚀是不可避免的。玻璃配合料在熔化、流动的过程中，不仅会不断地对池壁耐材进行物理冲刷，还会产生一系列的化学反应，在物理化学反应的相互作用下，位于三相交汇的玻璃液面区域池壁耐材的侵蚀最为严重。玻璃液表面由于直接受高温火焰辐射加热，导致玻璃液面区域玻璃液温度高、粘度低、流速快，加剧了玻璃液与池壁砖的物理化学作用，加速了熔窑池壁耐火材料的侵蚀速度。

2、因此，快速、安全地判断熔窑池壁耐火材料的侵蚀程度，准确地检测池壁耐火材料的厚度，才能合理确定熔窑池壁的帮砖时间，确保玻璃熔窑的安全运行，延长窑炉使用寿命。

技术实现思路

1、有鉴于此，为解决上述技术问题，本发明提供一种检测方法用于检测窑炉池壁耐火材料侵蚀厚度。

2、为此，本发明所采用的技术方案是：一种窑炉池壁耐火材料侵蚀厚度的检测方法，确定待检测池壁耐火材料的成分，基于该成分加工出试样，被检测的耐火材料与玻璃液接触侵蚀，具体为：

3、利用加工出的试样进行侵蚀试验，分别建立侵蚀量与玻璃液温度tgl的关系式y1＝a1×[e(b1×tgl)]，侵蚀量与侵蚀时间t的关系式y2＝a2×t，侵蚀量与冲刷速度n的关系式y3＝a3×n2+b3×n+c3，联立上述三个关系式，得到同一窑炉中同一时段不同部位的待检测池壁的理论侵蚀厚度和理论侵蚀后池壁剩余厚度；

4、分别测量同一窑炉中同一时段不同部位的待检测池壁的实际侵蚀后池壁剩余厚度，通过实际侵蚀后池壁剩余厚度除以理论侵蚀后池壁剩余厚度得到误差修正系数，对多个误差修正系数取平均得到实际误差修正系数；

5、将实际误差修正系数乘以理论侵蚀后池壁剩余厚度得到待检测池壁耐火材料侵蚀后池壁剩余厚度的预测值。

6、优选地，所述建立侵蚀量与玻璃液温度tgl的关系式，包括：将试样在相同冲刷速度、相同侵蚀时间和不同玻璃液温度的条件下进行侵蚀试验，所述不同温度是在1300-1650℃的范围内选取3个以上点值；以玻璃液温度为自变量，侵蚀厚度为因变量，将试验数据拟合得到侵蚀量与玻璃液温度tgl的关系式中的系数a1和b1。

7、优选地，所述建立侵蚀量与侵蚀时间t的关系式，包括：将试样在相同冲刷速度、相同玻璃液温度和不同侵蚀时间的条件下进行侵蚀试验，所述不同侵蚀时间是在12-72小时的范围内选取3个以上点值；以侵蚀时间为自变量，侵蚀厚度为因变量，将试验数据拟合得到侵蚀量与侵蚀时间t的关系式中的系数a2。

8、优选地，所述建立侵蚀量与冲刷速度n的关系式，包括：将试样在相同玻璃液温度、相同侵蚀时间和不同冲刷速度的条件下进行侵蚀试验，所述不同冲刷速度是在大于0且≤50转/分的范围内选取3个以上点值；以冲刷速度为自变量，侵蚀厚度为因变量，将试验数据拟合得到侵蚀量与冲刷速度n的关系式中的系数a3、b3和c3。

9、优选地，所述试样为圆柱棒状，直径为20-50毫米，长度为50-600毫米。

10、优选地，所述不同部位的数量为3处以上。

11、优选地，所述的熔窑池壁耐火材料的厚度检测精度为5mm或池壁实际厚度的5％。

12、目前，判断熔窑池壁耐火材料侵蚀程度是通过检测熔窑池壁耐火材料的厚度来进行。

13、检测熔窑池壁耐火材料厚度的方法有两种。第一种是，熔窑保窑工程师通过观察池壁砖发红炸裂的现象，判断熔窑池壁耐材的烧损情况。此方法严重依赖保窑工程师的主观经验，不同的保窑工程师会有不同的判别标准，每个保窑工程师之间的判别误差较大，而且在观察池壁砖是否发红炸裂等现象时，还需要保窑工程师长时间处在高温粉尘的环境中，劳动强度之大，工作环境之恶劣，常人难以忍受，所以此方法不宜作为快速、安全、准确预测池壁砖侵蚀程度的依据。

14、第二种是通过铁钩在下间隙砖处打孔，用钩量的方法预判池壁砖的侵蚀程度(厚度)。此方法虽能较准确地判断池壁砖的侵蚀量，但存在以下问题：下间隙砖打孔的位置，即检测哪个位置的池壁砖侵蚀量，需要保窑工程师凭经验观察确定侵蚀较严重的部位，也存在一定的主观经验。再者，往下间隙砖上打孔，会改变熔窑池壁的原有结构，破坏熔窑池壁的保温，加速熔窑池壁的损坏，倘若打孔的数量太多，无法保证玻璃熔窑池壁的安全运行。

15、若采用以上两种方法判断熔窑池壁的侵蚀量，将会错误选择熔窑池壁的保窑措施，如池壁冷却风大小的控制，池壁帮砖时间的确定等，如果池壁冷却风开得过大或池壁帮砖时间过早，会造成能源和资源浪费。如果池壁冷却风开得太小或池壁帮砖时间延迟，会存在熔窑的运行安全隐患。

16、此外，专利文献cn102538734a公开了一种玻璃窑炉池壁砖侵蚀检测系统，在中间背衬砖和内层致密砖之间界面上安装一支k型热电偶，通过检测内层致密砖的冷面温度，按照稳定导热传热计算公式，将冷面温度参数转化为内层致密砖的厚度。再如，专利文献cn103674820a还公开了一种热态测量玻璃池窑熔化部内层池壁侵蚀情况的方法，其包括如下步骤：先在池窑熔化部热态下取掉内层池壁上方的胸墙和挂钩砖；利用折成需要角度的不锈钢铁棒测量内层池壁侵蚀部位的高度和厚度，从而确定内层池壁的侵蚀情况。

17、上述文献虽然提供了一些关于窑炉池壁耐火材料侵蚀的不同的判断方法，但是申请人认为，上述检测或判断方法仍不能有效解决如下技术问题，即如何快速安全判断熔窑池壁耐材的侵蚀程度，准确地检测出池壁耐材厚度，合理确定熔窑池壁帮砖时间，确保玻璃熔窑的安全运行，延长窑炉使用寿命。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

19、本发明利用试验装置，选取与待检测池壁耐火材料相同的玻璃成分，然后进行不同温度、不同侵蚀时间和不同冲刷速度的动态侵蚀试验，计算得出理论侵蚀量，再与生产实际相结合，乘以实际误差修正系数即可。

20、本发明检测方法在玻璃熔窑池壁运行前期完成，待需要具体检测熔窑池壁耐火材料侵蚀量时，只需在生产现场采集待检测部位耐火材料的温度、玻璃液的温度和熔窑池壁的运行时间，即可快速、安全、准确地计算出待检测部位耐火材料的侵蚀量，精确评估熔窑池壁锆刚玉砖的侵蚀状况(厚度)，合理确定熔窑池壁帮砖时间，达到安全生产、节能降耗和延长熔窑池壁寿命的效果。

21、经过反复试验和实践验证，本发明提出的熔窑池壁耐火材料厚度检测方法的精度可以达到5毫米或池壁实际厚度的5％，相比现有检测方法效果显著。

技术特征：

1.一种窑炉池壁耐火材料侵蚀厚度的检测方法，确定待检测池壁耐火材料的成分，基于该成分加工出试样，被检测的耐火材料与玻璃液接触侵蚀，其特征在于：

2.如权利要求1所述的一种窑炉池壁耐火材料侵蚀厚度的检测方法，其特征在于：所述建立侵蚀量与玻璃液温度tgl的关系式，包括：将试样在相同冲刷速度、相同侵蚀时间和不同玻璃液温度的条件下进行侵蚀试验，所述不同温度是在1300-1650℃的范围内选取3个以上点值；以玻璃液温度为自变量，侵蚀厚度为因变量，将试验数据拟合得到侵蚀量与玻璃液温度tgl的关系式中的系数a1和b1。

3.如权利要求1所述的一种窑炉池壁耐火材料侵蚀厚度的检测方法，其特征在于：所述建立侵蚀量与侵蚀时间t的关系式，包括：将试样在相同冲刷速度、相同玻璃液温度和不同侵蚀时间的条件下进行侵蚀试验，所述不同侵蚀时间是在12-72小时的范围内选取3个以上点值；以侵蚀时间为自变量，侵蚀厚度为因变量，将试验数据拟合得到侵蚀量与侵蚀时间t的关系式中的系数a2。

4.如权利要求1所述的一种窑炉池壁耐火材料侵蚀厚度的检测方法，其特征在于：所述建立侵蚀量与冲刷速度n的关系式，包括：将试样在相同玻璃液温度、相同侵蚀时间和不同冲刷速度的条件下进行侵蚀试验，所述不同冲刷速度是在大于0且≤50转/分的范围内选取3个以上点值；以冲刷速度为自变量，侵蚀厚度为因变量，将试验数据拟合得到侵蚀量与冲刷速度n的关系式中的系数a3、b3和c3。

5.如权利要求1所述的一种窑炉池壁耐火材料侵蚀厚度的检测方法，其特征在于：所述试样为圆柱棒状，直径为20-50毫米，长度为50-600毫米。

6.如权利要求1所述的一种窑炉池壁耐火材料侵蚀厚度的检测方法，其特征在于：所述不同部位的数量为3处以上。

7.如权利要求1所述的一种窑炉池壁耐火材料侵蚀厚度的检测方法，其特征在于：所述的熔窑池壁耐火材料的厚度检测精度为5mm或池壁实际厚度的5%。

技术总结
本发明提供了一种窑炉池壁耐火材料侵蚀厚度的检测方法，属于厚度计量技术领域。其包括确定待检测池壁耐火材料的成分，加工出试样，被检测的耐火材料与玻璃液接触侵蚀，利用试样进行侵蚀试验，分别建立侵蚀量与玻璃液温度、侵蚀时间和冲刷速度的关系式，得到同一窑炉中同一时段不同部位的待检测池壁的理论侵蚀厚度和理论侵蚀后池壁剩余厚度；分别测量同一窑炉中同一时段不同部位的待检测池壁的实际侵蚀后池壁剩余厚度，进一步得到误差修正系数，对多个误差修正系数取平均得到实际误差修正系数；将实际误差修正系数乘以理论侵蚀后池壁剩余厚度得到待检测池壁耐火材料侵蚀后池壁剩余厚度的预测值。本发明用于检测窑炉池壁耐火材料侵蚀厚度。

技术研发人员：郭利波,谢军,郭卫,庄春鹏,沈洁,刘学理,王自强,杨慧杰,谭松亮
受保护的技术使用者：中国洛阳浮法玻璃集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16