CN111848188A - 一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖，按重量百分比包含以下组分：Al2O3占59.6～65.9%、ZrO2占15.1～17.7%、SiO2占16.4～17.2%、Na2O占2.2～2.5%、Fe2O3与TiO2合计占0.2%；在制备时按照以下步骤进行：S1、按以下重量百分比准备原料：60～64%的氧化铝、23～27%的锆英砂、7～9%的精石英以及4～4.6%的纯碱；S2、将步骤S1的原料混合搅拌均匀得到混合料；S3、将混合料加入刚玉电弧炉内进行熔化；S4、熔化后的料液经过浇铸与退火得到所述熔铸锆刚玉耐火砖；本发明耐火砖能够实现零玻璃相渗出，性能优异，保证玻璃窑炉上部结构；同时制造工艺易于实现，适于推广应用。

Description

一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及玻璃窑炉耐火砖技术领域，具体是一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖及其制备方法。
背景技术
熔铸锆刚玉耐火砖是玻璃窑炉的“心脏”，具有结构致密、抗侵蚀能力强、对玻璃液污染小等一系列优良性能，是玻璃窑炉不可缺少的关键筑炉材料。近年来，玻璃窑炉不断向大型发展，窑炉寿命增长，熔化率和出料量不断增加，玻璃熔化和澄清的温度提高，使得玻璃窑炉火焰温度提高，对玻璃窑炉上部结构使用的熔铸锆刚玉耐火砖提出了更高的要求。
尤其是使用全氧燃烧工艺以后，玻璃窑炉的上部结构所在空间的气氛化学组成变化很大，其中水蒸气的体积浓度约增大3倍，碱挥发物的体积浓度增大3～6倍，严重侵蚀玻璃窑上部空间的耐火砖，被侵蚀的耐火砖进入窑中的玻璃液，产生结石、条纹和气泡，影响玻璃质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖及其制备方法，该耐火砖能够实现零玻璃相渗出，性能优异，保证玻璃窑炉上部结构；同时制造工艺易于实现，适于推广应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖，按重量百分比包含以下组分：Al2O3占59.6～65.9%、ZrO2占15.1～17.7%、SiO2占16.4～17.2%、Na2O 占2.2～2.5%、Fe2O3与TiO2合计占0.2%。
本发明还提供一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
S1、按以下重量百分比准备原料：60～64%的氧化铝、23～27%的锆英砂、7～9%的精石英以及4～4.6%的纯碱；
所述各原料中所含化学成分含量的指标要求：
氧化铝中的Al2O3≥99.5%、Fe2O3≤0.1%、TiO2≤0.12%；
锆英砂中的ZrO2≥65.5%、SiO2≤32.6%、TiO2≤0.13%、Fe2O3≤0.1%；
精石英中的SiO2≥99.5%、Fe2O3≤0.05%；
纯碱中的Na2CO3≥98.5%；
S2、将步骤S1的原料混合搅拌均匀得到混合料；
S3、将混合料加入刚玉电弧炉内进行熔化；
S4、熔化后的料液经过浇铸与退火得到所述熔铸锆刚玉耐火砖。
进一步的，步骤S3的熔化分为熔化前期、熔化后期、一次吹氧、精炼与二次吹氧五个阶段，每个阶段按照如下工艺进行，
熔化前期：电压288V、电流4500A、时间30min；
熔化后期：电压288V、电流5000A、时间45min；
一次吹氧：氧气压力0.5MPa、时间3min；
精炼：电压280V、电流4000A、时间20min；
二次吹氧：氧气压力0.5MPa、时间2min。
进一步的，步骤S2混合时采用锥形搅拌机混合搅拌10min。
进一步的，步骤S3向刚玉电弧炉加料时每炉加料量为1800kg，加料采用均匀分布方式，加料时间控制在8～10分钟。
进一步的，步骤S4浇铸温度1780～1800℃，浇铸速度15～20kg/s。
进一步的，步骤S4退火采用箱式自然退火工艺，退火时间8～15天。
本发明的有益效果是：在熔铸锆刚玉中SiO2构成了玻璃相的主体，直接决定玻璃向的数量，而Na2O则影响玻璃相的粘度，本发明减少化学成分中的SiO2和Na2O的含量，可以降低材料内部玻璃相的数量，改善玻璃相的质量，从而降低玻璃相的渗出量；本发明优化熔铸锆刚玉化学成分，通过生产工艺改进，进而改善产品内部晶相组成，达到降低玻璃相渗出量，同时提高产品良品率和降低生产成本的目的。
附图说明
图1为本发明玻璃相渗出量测试对比图。
具体实施方式
本发明提供一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖，按重量百分比包含以下组分：Al2O3占59.6～65.9%、ZrO2占15.1～17.7%、SiO2占16.4～17.2%、Na2O 占2.2～2.5%、Fe2O3与TiO2合计占0.2%。
本发明还提供一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖的制备方法，包括以下步骤：
S1、按以下重量百分比准备原料：60～64%的氧化铝、23～27%的锆英砂、7～9%的精石英以及4～4.6%的纯碱；
所述各原料中所含化学成分含量的指标要求：
氧化铝中的Al2O3≥99.5%、Fe2O3≤0.1%、TiO2≤0.12%；
锆英砂中的ZrO2≥65.5%、SiO2≤32.6%、TiO2≤0.13%、Fe2O3≤0.1%；
精石英中的SiO2≥99.5%、Fe2O3≤0.05%；
纯碱中的Na2CO3≥98.5%；
本实施例给出一种指标要求，见表1：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
表1
为更好地阐述本发明，下面以表格形式提供三组原料配比实施例，见表2：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表2
S2、将步骤S1的原料混合搅拌均匀得到混合料；混合时采用锥形搅拌机混合搅拌10min；
S3、将混合料加入刚玉电弧炉内进行熔化；
向刚玉电弧炉加料时每炉加料量为1800kg，加料采用均匀分布方式，加料时间控制在8～10分钟；
熔化分为熔化前期、熔化后期、一次吹氧、精炼与二次吹氧五个阶段，每个阶段按照如下工艺进行，
熔化前期：电压288V、电流4500A、时间30min；
熔化后期：电压288V、电流5000A、时间45min；
一次吹氧：氧气压力0.5MPa、时间3min；
精炼：电压280V、电流4000A、时间20min；
二次吹氧：氧气压力0.5MPa、时间2min；
S4、熔化后的料液经过浇铸与退火得到所述熔铸锆刚玉耐火砖；
可先将制作好的砂模放入保温箱中，然后四周用保温砂填充，再将熔化好的料液浇注到砂模中，浇铸完成后，上部用保温砂覆盖，确保保温效果；
浇铸温度1780～1800℃，浇铸速度15～20kg/s；
退火采用箱式自然退火工艺，退火时间根据砖材大小而不同，一般控制在8～15天，待砖体与室温一致，即可出箱。
将得到的熔铸锆刚玉耐火砖与普通熔铸锆刚玉砖以及低硅低钠锆刚玉砖进行对比，见表3：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
表3
结合图1所示，本发明熔铸锆刚玉耐火砖在1550℃下10个热循环周期进行玻璃相渗出测试，与普通熔铸锆刚玉及低硅低钠锆刚玉相比，玻璃相渗出量明显降低。其中：实施例一与实施例二和实施例三相比，性能最佳，玻璃相渗出量小于0.5%。
采用本发明制备的熔铸锆刚玉砖具有较强的刚玉交织相，可以有效组织液相渗出。刚玉砖表面致密、气孔率低，且色泽良好。外观缺陷少，综合良品率达到90%以上，完全满足玻璃窑炉上部结构使用要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖，其特征在于，按重量百分比包含以下组分：Al2O3占59.6～65.9%、ZrO2占15.1～17.7%、SiO2占16.4～17.2%、Na2O 占2.2～2.5%、Fe2O3与TiO2合计占0.2%。
2.一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按以下重量百分比准备原料：60～64%的氧化铝、23～27%的锆英砂、7～9%的精石英以及4～4.6%的纯碱；
所述各原料中所含化学成分含量的指标要求：
氧化铝中的Al2O3≥99.5%、Fe2O3≤0.1%、TiO2≤0.12%；
锆英砂中的ZrO2≥65.5%、SiO2≤32.6%、TiO2≤0.13%、Fe2O3≤0.1%；
精石英中的SiO2≥99.5%、Fe2O3≤0.05%；
纯碱中的Na2CO3≥98.5%；
S2、将步骤S1的原料混合搅拌均匀得到混合料；
S3、将混合料加入刚玉电弧炉内进行熔化；
S4、熔化后的料液经过浇铸与退火得到所述熔铸锆刚玉耐火砖。
3.根据权利要求2所述的一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖的制备方法，其特征在于，步骤S3的熔化分为熔化前期、熔化后期、一次吹氧、精炼与二次吹氧五个阶段，每个阶段按照如下工艺进行，
熔化前期：电压288V、电流4500A、时间30min；
熔化后期：电压288V、电流5000A、时间45min；
一次吹氧：氧气压力0.5MPa、时间3min；
精炼：电压280V、电流4000A、时间20min；
二次吹氧：氧气压力0.5MPa、时间2min。
4.根据权利要求2所述的一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖的制备方法，其特征在于，步骤S2混合时采用锥形搅拌机混合搅拌10min。
5.根据权利要求2所述的一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖的制备方法，其特征在于，步骤S3向刚玉电弧炉加料时每炉加料量为1800kg，加料采用均匀分布方式，加料时间控制在8～10分钟。
6.根据权利要求2所述的一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖的制备方法，其特征在于，步骤S4浇铸温度1780～1800℃，浇铸速度15～20kg/s。
7.根据权利要求2所述的一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖的制备方法，其特征在于，步骤S4退火采用箱式自然退火工艺，退火时间8～15天。
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