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熔铸锆刚玉砖特征及低渗出产品的开发

2020-07-10 14:17:49 点击:

熔铸锆刚玉砖也可称为刚玉—斜锆石制品,其主要化学成分Al2O3为50%一70%,ZrO2为20%一40%,其余为SiO2。主要矿物组成为斜锆石(ZrO2)、刚玉(α—Al2O3)和玻璃相。斜锆石结晶形成砖体骨干,ZrO2熔点高(2715℃),化学稳定性好,对酸性、碱性介质特别是抵抗玻璃液的侵蚀能力较强。
熔铸锆刚玉砖的主要特征
熔铸锆刚玉砖化学成分、矿相组成及体积密度不均匀性是它区别于烧成和不烧成致密定型耐火制品的主要特征,这与其浇铸过程中熔体冷却为铸件的固化过程有关。
国内外有关熔铸锆刚玉耐火砖的化学和岩相研究证明:熔铸锆刚玉砖沿制品原厚(高)度和同一截面不同取样部位的化学组成、矿相组成及体积密度是不均匀的。
熔铸锆刚玉砖随着ZrO2含量的增加,其性能也随之提高,一般将锆刚玉砖按ZrO2量的多少分为若干级,如含33%、36%、41%三级,也有分为含30%、40X、50%的等级,尚不统一。目前使用较多的是含锆33%的制品,其密度为3.65—3.7g/cm3,高使用温度为1700℃左右。
熔铸锆刚玉砖使用在玻璃熔窑等工业窑炉中,在玻璃熔窑中的使用部位是砌筑上层池壁、小炉子碹、小炉垛、舌头碹及胸墙等处。
低渗出熔铸锆刚玉砖的开发
玻璃窑炉上部结构用的熔铸锆刚玉砖除经受玻璃窑炉高温负荷之外,同时还要抵御来自玻璃配合料的飞料和特殊玻璃组成中挥发物的物理冲刷和化学侵蚀。因而,在材料的开发过程中应当对材料的玻璃相渗出行为、渗出量重点加以考虑。对玻璃窑炉上部结构用熔铸锆刚玉砖的研制必须进行材料合理设计,控制其成分和组织结构,控制其生产制造工艺,以达到开发具有较低玻璃相含量与渗出量的低渗出熔铸锆刚玉砖的目的。
熔铸锆刚玉砖中,SiO2、Na2O是玻璃相的主要成份,决定着熔铸锆刚玉砖中玻璃相的含量,减少SiO2和Na2O含量则可以降低玻璃相的含量,从而降低玻璃相的渗出量。同时,Fe2O3和TiO2杂质成份,以及熔化浇铸过程中石墨电极、树脂砂型的渗碳污染,在高温下氧化会驱动材料中玻璃相的渗出。因此,在料方设计中,要降低SiO2和2Na2O含量、控制Fe2O3、TiO2杂质带入;同时,在生产制造过程中,要优化生产工艺,减少石墨电极、树脂砂型的渗碳污染。
根据设计料方组成范围,确定多个配料组合进行小批量试验浇铸,确认生产工艺,出箱后取样进行测试,测试结
可以看出,低渗出熔铸锆刚玉砖其化学主成份点仍归属Al2O3·ZrO2·SiO2三元相图中,但由于降低了玻璃相主成份的含量及控制杂质带入,玻璃相渗出量低。材料结晶固化形成晶体镶嵌结构,有利于减少玻璃相的渗出量,从而减少飞料中碱、硼等活性挥发物通过玻璃相向砖体扩散,进行化学置换、交替作用,从而减少对材料的蚀损,有助于提高玻璃窑炉的使用寿命。
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