【中玻網】鼠洞的形成原理

　　國內吊墻絕大多數選用中空的矩形鋼管作為吊墻的支撐骨架，其材質為普通Q235的鋼材，它的力學性能在高溫階段會急劇下降，而吊墻工作區間的熔窯部分空間溫度高達1 400℃以上，所以為了保證吊墻的骨架有足夠的強度，就必須對吊墻的骨架持續不間斷的送風冷卻。這就使得吊墻內部的溫度要遠遠低于其工作區間的熔窯空間溫度(一般吊墻內部空間溫度不高于200℃)，而其內部壓力卻遠遠高于其工作區間的熔窯空間壓力(玻璃熔窯熔化部空間壓力為微正壓，一般5 MPa左右，吊墻內部壓力則至少要高于熔窯空間壓力60 MPa)。

　　由此可見，風冷吊柱式吊墻由于其結構和工作原理勢必造成其處于工作狀態時，其內部溫度同玻璃熔窯熔化部工段存在巨大的溫差，其內部壓力同玻璃熔窯熔化部工段也存在巨大的壓差。由于熔窯熔化部空間與吊墻內部空間巨大溫度差和壓力差的存在，一旦包裹吊墻的耐火材料出現縫隙或孔洞讓存在巨大差別的兩個工作空間相通，勢必造成連接兩空間的通道出口處出現劇烈的空氣旋流。在1 400℃以上高溫且大量堿蒸汽存在的環境下，旋流會以貫通的裂縫或小孔為中心，對周邊的耐火材料產生非常大的腐蝕破壞。目前國內吊墻主流配置大多選擇硅磚作為吊墻直段磚，硅磚這種偏酸性的材料如果出現了空間相通，旋流下的高溫堿蒸汽對其腐蝕將會更加嚴重。所以一般見到吊墻的鼠洞基本全部出現在吊墻的直墻段硅質材料部分。吊墻旋流原理見圖2和吊墻出現的鼠洞見圖3。

　　鼠洞的預防措施

　　針對以上敘述對吊墻工作原理及鼠洞形成原理來了解，我們可以看到鼠洞形成的必要條件是在正常生產條件下，吊墻內部工作空間同玻璃熔窯熔化工作空間出現連通的通道。因此預防鼠洞的出現，確保吊墻作為設備能夠長期保持其節能功效，提高使用壽命和年限，具體可通過以下幾種渠道。

　　1.從設計階段來預防

　　現階段的熔窯設計使用年限已達到8～10年，所以吊墻的配置也選用了鼻區用燒結磚加電熔AZS的剛玉磚復合使用，直墻段依然采用硅磚；由于鼻區燒結材料、電熔材料的膨脹系數及耐侵蝕性能遠遠高于直墻段的硅磚，此種配置的吊墻可以忽略吊墻鼻區材料形成的鼠洞，要點考慮直墻段的硅質材料鼠洞預防。我們知道行業內玻璃熔窯使用的硅磚，包括吊墻上面使用的硅磚，它的膨脹系數在13%左右，所以在設計時就得充分考慮到硅磚較高的膨脹系數對吊墻直墻段集中脹縫和硅磚上掛載吊鉤的鉤槽的合理留設。

　　1)直墻段集中脹縫在設計時留設過少的話，一方面在烤窯階段硅磚預留膨脹空間小，會導致硅磚在膨脹過程中拉動鼻區跟硅磚接觸的燒結材料(硅磚膨脹系數大,烤窯時膨脹就非常大;燒結材料和電熔材料膨脹系數小,烤窯時膨脹就小。)，使得在冷態砌筑下整齊平整的工作面被拉出喇叭縫，喇叭縫的出現就是鼠洞形成的必要條件;另一方面在烤窯階段硅磚預留膨脹空間小,會導致硅磚膨脹時將其掛載吊鉤的鉤槽預留空間抵消完后無處膨脹,這樣硅磚在掛載鉤槽的地方相互擠壓下容易形成裂紋，出現裂紋處也是日后形成貫通縫的較大隱患。

　　2)直墻段的集中脹縫在設計時留設過多則容易導致盡管烤窯結束了，但是脹縫還沒有被膨脹的硅磚消耗完，未達成閉合狀態，這樣也會形成貫通的通縫。

　　所以吊墻在設計階段就需要充分考慮到直段硅磚部分的膨脹系數，以硅磚的膨脹系數為依據，同時根據吊墻的寬度，合理預留集中脹縫。既要保證預留的集中脹縫在烤窯完畢后達到閉合狀態，又要避免烤窯后硅磚將鼻區燒結磚拉開或硅磚之間相互擠壓的情況出現。同時我們可以在現有的吊墻磚隔行錯縫的基礎上通過改進，使得原先所有直縫改為轉折縫，包括集中脹縫，讓吊墻磚達到隔行錯縫，犬牙交錯的效果。因此要從設計源頭來避免鼠洞形成的必要條件即直通縫的形成。

　　2.從吊墻磚的砌筑過程中來預防

　　除了從設計源頭來改進吊墻結構，減小形成鼠洞的措施外，吊墻在施工安裝時，同樣有很多因素需要注意。比如吊墻砌筑時的泥縫大小控制；泥漿飽滿程度；磚面平整度的控制及吊墻鋼結構調整精度，尤其是冷修項目中一些吊柱利舊的鋼結構調節，更加需要留意。所以做好吊墻的鼠洞預防，施工安裝環節也是非常重要的一環，具體可以從以下方面著手。

　　1)目前在國內吊墻砌筑過程中從鼻區到直段一直沿用帶泥砌筑，直墻段的硅磚磚縫填充物是泥料，不如硅磚本身致密，相比于抗堿蒸汽的侵蝕來說沒有其母磚好；砌筑過程中要嚴格控制磚縫，泥料要填充飽滿，泥漿要漿滿外溢出磚縫；盡量控制泥縫的大小，不要超出設計尺寸過大，每一層的硅磚在砌筑中要將其上平面調整到一個平面上，保證其平整、平滑，這樣做的好處是泥料在合理磚縫間填充飽滿后在烤窯階段同母材一起燒成一個完整密實的整體，同時每一層的硅磚可以在其所在平面上平滑自由的膨脹移動，不會被相鄰層的硅磚絆住，以此來減少通縫的形成，從而預防鼠洞的形成。

　　2)中國有著龐大的玻璃市場，目前運行的玻璃生產線超過200條，其中大多數還是靠前代的浮法技術，并且大量的生產線已接近設計使用的年限，所以這幾年冷修換代的玻璃熔窯大量出現。隨著玻璃價格的下行，各冷修的廠家在修窯過程中注重考慮成本的節約，吊墻作為玻璃熔窯的一通用設備，在冷修過程中有很大的節約空間，比如冷修廠家要求原吊墻的鋼結構全部保留，冷修中只配套跟換相應的耐火材料。所以冷修項目中保留吊墻原有鋼結構的廠家在吊墻重新砌筑的過程中，為了較低限度的減少工作量，只是將原吊墻上使用了一個窯期的耐火材料和吊鉤拆除，在吊墻的所有鋼結構原封不動的保留并絲毫不做處理的情況下直接砌筑新的耐火材料。這種施工情況下忽略了吊墻鋼結構在已經使用了一個窯期的情況，原有的鋼結構骨架已經出現了變形和烤窯完成后的膨脹位移。直接將吊墻鋼結構不加處理的投入使用因為其形變和膨脹后的位移，使得重新砌筑的耐火材料不能像全新結構時跟鋼結構匹配的那樣無缺，所以砌筑中經常出現泥縫過大，同一層耐火材料出現起臺，不能將磚面調平整等情況。這種情況的出現一是由于非常大的縫隙用泥料填滿后容易被侵蝕形成通縫，二是起臺后不平整的磚面烤窯中膨脹不順暢絆住的地方會出現通縫。這兩個方面都容易造成吊墻形成鼠洞。因此，在冷修的玻璃生產線吊墻鋼結構又利舊的情況下，在砌筑過程中要尤其注意。砌筑前，首先要用高壓空氣進風箱，把吊柱內的積灰清理干凈，保持吊墻的順利送風。其次，清理后的風箱內沒有積灰才能夠給吊柱間預留下平滑的移動空間，保證吊柱在耐火材料膨脹狀態下的移動；再次掛裝耐火材料前，原吊墻的鋼結構一定要重新調節，確保鋼結構的間隙不要過大而引起耐火材料間泥縫的過大。對于已經出現變形且較為嚴重的鋼結構一定要及時更換。

　　3.從吊墻日常生產操作中控制

　　從吊墻的工作原理中我們可以了解到，吊墻內部空間鋼結構和耐火材料的冷卻是通過吹冷卻風達到降溫的目的。風機的功率和風量因為在建廠時期就已經選型完畢，所以在玻璃廠正常生產階段，吊墻內部空間溫度的調節主要通過壓力的調節來達成。吊墻內部壓力高，冷卻風交換頻率就快，冷卻效果就好，空間溫度就較低；反之，內部壓力小，冷卻風交換頻率就慢，冷卻效果就稍差，空間溫度就偏高。但是在正常生產中吊墻內部需要相對穩定的空間溫度，這樣才有利于吊墻使用年限的提高。一般來說新建的玻璃生產線，吊墻鋼結構溫度在烤窯完成后理想區間溫度是70～110℃；耐火材料的溫度范圍在80～120℃；為使吊墻內部空間溫度和壓力在理想范圍內(壓力的范圍，一般處于80～120 MPa之間)�？臻g壓力過高，雖然冷卻效果好了，但是過高的壓力對吊墻磚縫的沖擊同樣很大，就容易形成貫通縫，從而形成鼠洞；而吊墻內部空間壓力偏低，吊墻內部耐火材料和鋼結構的溫度就會相應升高，不利于吊墻的安全使用。所以在正常生產操作中，我們不能忽略內部壓力對吊墻使用的影響；既要讓吊墻在一個相對安全的空間溫度下運行，又要提高吊墻的使用年限，因此就得對吊墻的空間壓力做出限定，并保持冷卻風出風口的順暢，避免在生產操作中因為操作不當讓吊墻形成鼠洞，造成其使用壽命的縮短。