CN113045182B - 一种复合砖及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及熔铸耐火材料技术领域，具体公开了一种复合砖及其制备工艺。一种复合砖，包括基础层和改性层，所述基础层呈台阶状，所述改性层位于基础层台阶处，所述改性层的下表面与基础层的台阶面连接，所述基础层与改性层通过粘结剂粘结，所述基础层为熔铸锆刚玉砖，所述改性层为熔铸高锆砖；一种复合砖其制备工艺为：1）混合料配制；2）熔铸工序；3）浇铸工序；4）保温退火工序；5）脱模加工工序；6）复合砖制备。本申请的复合砖位于玻璃液面处的抗侵蚀性较强，成本较低。

Description

一种复合砖及其制备工艺
技术领域
本申请涉及熔铸耐火材料技术领域，更具体地说，它涉及一种复合砖及其制备工艺。
背景技术
熔铸锆刚玉耐火材料是耐火材料领域的一种独特品种，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，广泛应用于建材、轻工、医药、电子等行业的各种玻璃熔窑，是玻璃熔窑不可或缺的关键筑炉材料。
熔铸锆刚玉AZS耐火材料是以工业氧化铝、锆英砂、脱硅锆为主要原料，外加少量Na20，Na20以碱粉的形式加入，经电弧炉熔铸后浇铸成型的耐火材料制品。通常按锆含量的高低，将熔铸AZS耐火材料分为33号(AZS33#)、36号(AZS36#)和41号(AZS41#)三个品种。根据浇铸方式的不同，熔铸锆刚玉耐火材料大致分为普通浇铸、倾斜浇铸、准无缩孔、无缩孔浇铸四类。
玻璃窑上部结构所属空间的气氛化学组成与玻璃窑下部空间的气氛化学组成相比变化很大，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至3-6倍，严重侵蚀玻璃窑上部的耐火材料。被侵蚀的耐火材料形成碎屑进入窑中的玻璃液，产生结石、条纹和气泡，严重影响玻璃的质量。
长期接触玻璃液部位的AZS制品，在实际使用过程中，因材料本身的原因或者耐火材料与玻璃液接触时发生物理化学变化，从而存在产生气泡的趋势，此外，AZS制品的玻璃相在高温环境中会渗出，成为熔铸耐火材料中的薄弱环节和侵蚀物质易于扩散的通道，影响材料的服役寿命，同时也会影响融化玻璃液的内在质量。
针对上述中的相关技术，发明人认为熔铸锆刚玉砖位于玻璃液面处的部位的抗侵蚀性较低。
发明内容
为了提高熔铸锆刚玉砖位于玻璃液面处的抗侵蚀性，本申请提供一种复合砖及其制备工艺。
第一方面，本申请提供的一种复合砖采用如下的技术方案：
一种复合砖，包括基础层和改性层，所述基础层呈台阶状，所述改性层位于基础层台阶处，所述改性层的下表面与基础层的台阶面连接，所述基础层与改性层通过粘结剂粘结，所述基础层为熔铸锆刚玉砖，所述改性层为熔铸高锆砖。
通过采用上述技术方案，相关技术中，高温玻璃液面线接处由于固相、液相、气相三相共存，当高温玻璃液流动时，化学侵蚀和机械侵蚀比较严重，影响窑炉的正常生产，本申请中，通过制备复合砖，复合砖包括基础层和改性层两部分，基础层使用常见的熔铸锆刚玉砖，改性层为熔铸高锆砖，使用时，使熔铸高锆砖处于窑炉中的玻璃液面位置，熔铸高锆砖结晶构造主要由斜锆石组成，具有高温抗侵蚀性能，同时，熔铸高锆砖具有较低的发泡率和结石率，玻璃相非常少，因此在高温下玻璃液流动较少，从而减少化学侵蚀和机械侵蚀，由于熔铸高锆砖成本较高，单独使用大量增加采购成本；
但如果将熔铸高锆砖与熔铸锆刚玉砖复合，在大幅降低采购成本的同时，又能够很好的提高复合砖在高温玻璃液面处的抗侵蚀性。
优选的，所述熔铸高锆砖由以下原料制成：脱硅锆、锆英砂、碱粉、助熔剂，所述脱硅锆、锆英砂、碱粉、助熔剂的质量比为(60-70)：(35-25)：(4-4.2)：(0.8-1)，所述助熔剂为四硼酸锂。
通过采用上述技术方案，脱硅锆、锆英砂为制备熔铸高锆砖的主要组成部分，锆成分为熔铸高锆砖的耐侵蚀主体，由脱硅锆和锆英砂提供。脱硅锆是由锆英砂制备得到，脱硅锆的成本较高，因此在制备熔铸高锆砖时，将锆英砂和脱硅锆混合使用，熔铸高锆砖的原料中使用脱硅锆使得熔铸的高锆砖质量更佳，化学组成更加稳定，粒子分布更加均匀；锆英砂中的硅形成玻璃相，吸收保温退火过程中因热应力而形成的形变；碱粉的加入使产品显微组织更加稳定；助熔剂的加入能够增强熔铸工序中混合后原料的熔铸，从而减小原料熔铸时间。
优选的，所述脱硅锆中以二氧化锆计的锆的质量分数不低于98％。
通过采用上述技术方案，脱硅锆中锆的成分越高，熔铸高锆砖高温抗侵蚀性能越强，同时发泡率更低，结石率更低，从而使得复合砖的高温抗侵蚀性能更强，减少高温玻璃液面处的侵蚀情况的出现。
优选的，所述脱硅锆中以二氧化锆计的锆的质量分数为98％-99％。
通过采用上述技术方案，脱硅锆中锆的成分在98％-99％之间，能够进一步增强熔铸高锆砖的抗侵蚀性能，同时降低复合砖气泡率，使得复合砖更加密实。
优选的，所述粘结剂为高温粘结剂。
通过采用上述技术方案，高温粘结剂耐火性能好，粘结强度高，粘结稳定性好，使用范围广，不含自由水、灰缝薄的特点，能够更好的将熔铸锆刚玉砖层和熔铸高锆砖层粘结起来，从而增强高温玻璃液面处的抗侵蚀性能。
优选的，所述基础层总高度和改性层的高度比例为(3-5)：1。
通过采用上述技术方案，基础层的总高度大于改性层的高度，改性层使用性能更加优异的熔铸高锆砖，但同时改性层的成本较高，改性层和基础层相互混合，一方面能够提高复合砖的抗侵蚀强度，一方面能够降低复合砖制备的成本。
优选的，所述熔铸高锆砖原料还包括抗侵蚀剂，所述抗侵蚀剂与脱硅锆的质量比为(2-3)：(60-70)，所述抗侵蚀剂为硅线石细粉、氧化铝微粉、莫来石粉中的至少两种。
通过采用上述技术方案，抗侵蚀剂能够改善熔铸高锆砖的内部结构，提高熔铸高锆砖的密实性，提高抗侵蚀能力，从而提高熔铸高锆砖在高温玻璃液面处的抗侵蚀性，莫来石是铝硅酸盐在高温下生产的矿物，具有耐高温，强度高，导热系数小，节能等优点，硅线石细粉是一种玻璃状硅酸盐矿物，能够作为高级耐火材料，氧化铝能够补强增韧，能够提高砖体的致密性、断裂韧性以及耐磨性能。
第二方面，本申请提供一种复合砖的制备工艺，采用如下的技术方案：
一种复合砖的制备工艺，包括如下步骤：
1)混合料配制：将熔铸高锆砖原料配合，混合均匀；
2)熔铸工序：将步骤1)混合均匀后的原料，在2700～3000℃熔融，得到熔融料液；
3)浇铸工序：将步骤2)中的熔融料液注入到铸型内，浇铸成型；
4)保温退火工序：将步骤3)中的浇铸成型的熔铸高锆砖在室温下退火；
5)脱模加工工序：将冷却退火后的熔铸高锆砖脱膜、清砂；
6)复合砖制备：将熔铸高锆砖与已制得的熔铸锆刚玉砖用粘结剂在室温粘结，从而使熔铸锆刚玉砖和熔铸高锆砖复合。
通过采用上述技术方案，将制备改性层的原料混合起来进行电熔、熔铸成型，随后将制得的熔铸高锆砖和熔铸锆刚玉砖结合起来，从而制得耐压强度高，抗侵蚀性强的复合砖。
优选的，所述步骤2)中熔融时间为3～5h。
通过采用上述技术方案，当熔融时间处于3～5h时，能够使熔融的料液更加均匀，从而使得制得的熔铸高锆砖玻璃相更少，气泡率和结石率更低，从而使得熔铸高锆砖高温抗侵蚀性能更佳。
优选的，所述步骤4)中退火的保温时间为1～2个月。
通过采用上述技术方案，当浇铸后的熔铸高锆砖处于室温下保温1～2个月时间后，得到的熔铸高锆砖的材料结构更佳，体积密度更大，气泡率更小，制得的复合砖高温玻璃液面处出现侵蚀的情况较少。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请的复合砖，通过将复合砖分为基础层和改性层，基础层为熔铸锆刚玉砖，改性层为熔铸高锆砖，并通过粘结剂将改性层和基础层粘结后制得复合砖，制得的复合砖抗侵蚀性能较强，复合砖的体积密度较大，显气孔率较低。
2、本申请的复合砖中加入抗侵蚀剂，从而提高熔铸高锆砖的密实性，进而提高复合砖的抗侵蚀能力。
附图说明
图1是本申请实施例的整体结构示意图。
附图标记说明：1、基础层；2、改性层。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请的复合砖的基础层1与改性层2通过粘结剂粘结，优选的，粘结剂型号为1600型，进一步优选的，粘结剂为纳米复合砖高温用粘结剂。
在制备时，粘结剂与脱硅锆的质量比为(15-25)：(60-70)。
熔铸高锆砖包括以下质量的原料：原料包括生料和熟料，生料和熟料的原料以及原料配比均相同，熟料为块状物，粒径为3-8cm，生料为粉料，生料的粒径为0.05-1.5cm，熟料占比10-30％，其中生料和熟料均由以下质量的原料制成：脱硅锆、锆英砂、碱粉、助熔剂，所述脱硅锆、锆英砂、碱粉、助熔剂的质量比为(60-70)：(35-25)：(4-4.2)：(0.8-1)，助熔剂为四硼酸锂。熔铸高锆砖制备过程中既可以通过生料和熟料混合制得，也可以通过生料制得。进一步优选的，熔铸高锆砖通过生料制得。
在复合砖的制备工艺中，步骤2)中熔铸电压为200-380V，熔铸电流为4000-7000A，进一步优选的，步骤2)中熔铸电压为380V，熔铸电流为7000A。
优选的，复合砖的制备工艺中，步骤6)中熔铸锆刚玉砖和熔铸高锆砖的粘结时间为2-3h。
优选的，复合砖的制备工艺中，步骤2)中将混合后的熔铸高锆砖的原料加入到三相电弧炉中。
优选的，熔铸锆刚玉砖包括以下质量的原料：原料包括生料和熟料，生料和熟料的原料以及原料配比均相同，熟料为块状物，粒径为3-8cm，生料为粉料，生料的粒径为0.05-1.5cm，熟料占比10-30％，其中生料和熟料均由以下质量的原料制成：脱硅锆、锆英砂、碱粉、氧化铝；脱硅锆、锆英砂、碱粉、氧化铝的质量比为(5-10)：(10-15)：(1-2)：(40-45)。
优选的，熔铸锆刚玉砖的制备工艺，包括以下步骤：1)生料、熟料的配制：将脱硅锆、锆英砂、碱粉、氧化铝原料按照上述生料的原料配比混合均匀，即得生料；将脱硅锆、锆英砂、碱粉、氧化铝原料按照上述熟料的原料配比混合均匀，经过熔铸、浇铸、退火、脱模、粉碎后即得熟料；2)熔铸工序：将步骤1)制得的熟料，加入到自动控制的三相电弧炉中，在熔铸电压为200-380V，电流为4000-7000A下熔融，熔融温度为1900～2000℃，熔融成料液。其中，炉体中保留1/2-3/5的熔融熟料，熟料通过料斗直接导入炉体中央处，生料待熟料倒入后以30-50kg/s的速率送到炉体最高液位的边沿的一个点或是多个点处；生料进入炉体前经过加热，从室温升至600-1000℃，加热时间为1-5min；3)浇铸工序：将熔融料液注入到预制好的铸型内，等待成型；4)保温退火工序：将浇铸成型的砖在覆盖保温材料的保温箱室温下退火，使得熔铸锆刚玉砖形成最佳的晶相结构；5)脱模加工工序：将冷却退火后的熔铸锆刚玉砖脱膜、清砂，加工成规定尺寸和表面精度的砖体。
优选的，步骤2)中生料进入炉体前通过微波加热，加热时间为3min，加热温度为800℃。
优选的，步骤2)中生料进入炉体的最低点在炉体内最高液位上方，其最低点与最高液位之间的距离是最高液位与保留液位之间距离的1/2-3/4。
优选的，步骤4)中的保温材料为保温铝粉。
参照图1，复合砖包括基础层1和改性层2，基础层1包括基础层基体，基础层基体为长方体形，基础层基体的长度方向的一端的端面上设置有承载凸起，承载凸起与基础层基体一体设置。
承载凸起也为长方体形，承载凸起的宽度与基础层基体的宽度相同，承载凸起的长度约为基础层基体的长度的1/3-1/2。
承载凸起的高度约为基础层基体的高度的1/5-1/3。
承载凸起高度方向上的一个端面与基础层基体高度方向上的一个端面平齐，这样使承载凸起高度方向上的另一个端面与基础层基体长度方向上的对应端面形成了一个台阶。
改性层2为长方体形，设置于该台阶上。改性层2的宽度与基础层基体及承载凸起的宽度均相等，改性层2的长度与承载凸起的长度相等，改性层2与承载凸起的高度之和与基础层基体的高度相等。
优选的，参照图1，由于生产条件的差异，不同玻璃的玻璃液侵蚀线不同，改性层2下端面始终位于各侵蚀线下100mm处，基础层1的总高度和改性层2的高度比例为(3-5)：1，分别在基础层1和改性层2连接处涂上粘结剂，随后将基础层1和改性层2放置在一起，在室温下粘结2-3h,获得抗折强度较大，高温抗侵蚀性能较强的复合砖。
优选的，脱硅锆的粒径1-5mm，脱硅锆中锆(以二氧化锆计)的质量分数不少于98％。
优选的，锆英砂的粒径0-1mm，锆英砂中锆(以二氧化锆计)的质量分数为65.5％，锆英砂中硅(以二氧化硅计)的质量分数为34％。
优选的，氧化铝的粒径小于0.044mm，氧化铝为α-Al2O3。
优选的，硅线石细粉的粒径为0.2-0.3mm，硅线石细粉为黄色，硅线石细粉中三氧化二铝的质量分数为62.92％，二氧化硅的质量分数为37.08％。
优选的，氧化铝微粉的粒径为0.5-5μm。
优选的，莫来石粉的粒径为0.2-0.3mm，莫来石粉中氧化铝的质量分数为42％-46％，密度大于2.5kg/cm3,二氧化硅的质量分数51％-53％。
本申请涉及的原料以及生产厂家见表1。
表1原料以及生产厂家
原料名称 生产厂家
脱硅锆 安徽蚌埠中恒新材料科技有限公司
锆英砂 澳大利亚Iluka公司
碱粉 湖北双环科技股份有限公司
氧化铝 中国铝业集团有限公司
硅线石细粉 郑州中科新材料有限公司
氧化铝微粉 淄博阿斯创新材料有限公司
莫来石粉 郑州伟达耐火材料有限公司
高温粘结剂 洛阳欧斯特节能科技有限公司
四硼酸锂 河南宜森化工产品有限公司
实施例
实施例1
参照图1，本实施例的复合砖包括基础层1和改性层2，基础层1包括基础层基体，基础层基体为长方体形，基础层基体的长度方向的一端的端面上设置有承载凸起，承载凸起与基础层基体一体设置。
承载凸起也为长方体形，承载凸起的宽度与基础层基体的宽度相同，承载凸起的长度为基础层基体的长度的1/3。
承载凸起的高度为基础层基体的高度的4/5。
承载凸起高度方向上的一个端面与基础层基体高度方向上的一个端面平齐，这样使承载凸起高度方向上的另一个端面与基础层基体长度方向上的对应端面形成了一个台阶。
改性层2为长方体形，设置于该台阶上。改性层2的宽度与基础层基体及承载凸起的宽度均相等，改性层2的长度与承载凸起的长度相等，改性层2与承载凸起的高度之和与基础层基体的高度相等,基础层基体的高度与改性层2的高度的比例为5:1。
改性层2的下表面位于侵蚀线下100mm处。基础层1与改性层2通过粘结剂粘合，粘结剂为15kg，基础层1为熔铸锆刚玉砖，改性层2为熔铸高锆砖，熔铸高锆砖由以下质量的原料制成：脱硅锆60kg，锆英砂35kg，碱粉4kg，助熔剂0.8kg；
脱硅锆中锆(以二氧化锆计)的质量分数为98％，脱硅锆的粒径为3mm，锆英砂的粒径为0.8mm，锆英砂中锆(以二氧化锆计)的质量分数为65.5％，锆英砂中硅(以二氧化硅计)的质量分数为34％，助熔剂为四硼酸锂。
其中，熔铸锆刚玉砖包括以下质量的原料：原料包括生料和熟料，生料和熟料的原料以及原料配比均相同，熟料为块状物，粒径为3-8cm，生料为粉料，生料的粒径为0.05-1.5cm，熟料占比20％，其中生料和熟料均由以下质量的原料制成：脱硅锆8kg；锆英砂13kg，碱粉1.5kg，氧化铝43kg，脱硅锆中锆(以二氧化锆计)的质量分数为98％，脱硅锆的粒径为3mm，锆英砂的粒径为0.8mm，锆英砂中锆(以二氧化锆计)的质量分数为65.5％，锆英砂中硅(以二氧化硅计)的质量分数为34％。
熔铸锆刚玉砖的制备工艺，包括以下步骤：1)生料、熟料的配制：将脱硅锆、锆英砂、碱粉、氧化铝原料按照上述生料的原料配比混合均匀，即得生料；将脱硅锆、锆英砂、碱粉、氧化铝原料按照上述熟料的原料配比混合均匀，经过熔铸、浇铸、退火、脱模、粉碎后即得熟料；2)熔铸工序：将步骤1)制得的熟料，加入到自动控制的三相电弧炉中，在熔铸电压为380V，电流为7000A下熔融，熔融温度为2000℃，熔融成料液。具体操作时，炉体中保留占炉体体积1/2-3/5的预先熔融好的熟料，然后将熟料通过料斗直接导入炉体中央处，生料待熟料倒入后以30-50kg/s的速率送到炉体最高液位的边沿的一个点或是多个点处；生料进入炉体前经过微波加热，加热时间为3min，加热温度为800℃，生料进入炉体的最低点在炉体内最高液位上方，其最低点与最高液位之间的距离是最高液位与保留液位之间距离的3/4；3)浇铸工序：将熔融料液注入到预制好的铸型内，等待成型；4)保温退火工序：将浇铸成型的砖在覆盖保温铝粉的保温箱中在室温下退火，使得熔铸锆刚玉砖形成最佳的晶相结构；5)脱模加工工序：将冷却退火后的熔铸锆刚玉砖脱膜、清砂，加工成规定尺寸和表面精度的砖体。
本实施例的熔铸锆刚玉砖-熔铸高锆砖的制备工艺，包括如下步骤：
1)混合料配制：将熔铸高锆砖的制备原料按照上述比例配合，混合均匀；
2)熔铸工序：将步骤1)混合均匀后的熔铸高锆砖原料，加入到自动控制的三相电弧炉中，在380V电压、7000A电流下熔融，熔融温度为2700℃，熔融时间为5h，使原料充分均匀熔融得到熔融料液；
3)浇铸工序：将熔融料液注入到预制好的铸型内，等待成型；
4)保温退火工序：将浇铸成型的砖在覆盖保温铝粉的保温箱内室温退火，退火的保温时间为2个月，使得高锆砖形成最佳的晶相结构；
5)脱模加工工序：将冷却退火后的高锆砖脱膜、清砂，加工成规定尺寸和表面精度的砖体；
6)复合砖制备：在熔铸高锆砖和熔铸锆刚玉砖上分别涂抹纳米复合高温用粘结剂，并将涂抹有纳米复合高温用粘结剂的熔铸高锆砖和熔铸锆刚玉砖放置在一起，计时2h，从而使得熔铸高锆砖和熔铸锆刚玉砖复合。
实施例2
本实施例的复合砖包括基础层1和改性层2，基础层1和改性层2的位置关系与实施例1相同，其中承载凸起的高度为基础层基体的高度的3/4，基础层基体的高度与改性层2高度的比例为4:1。
基础层1与改性层2通过粘结剂粘合，粘结剂为18kg，基础层1为熔铸锆刚玉砖，改性层2为熔铸高锆砖，熔铸高锆砖由以下质量的原料制成：脱硅锆65kg，锆英砂30kg，碱粉4.1kg，助熔剂0.9kg；
脱硅锆中锆(以二氧化锆计)的质量分数为99％，脱硅锆的粒径为3mm，锆英砂的粒径为0.8mm，锆英砂中锆(以二氧化锆计)的质量分数为65.5％，锆英砂中硅(以二氧化硅计)的质量分数为34％，助熔剂为四硼酸锂。
其中，熔铸锆刚玉砖的原料组分同实施例1相同；
其中，熔铸锆刚玉砖的制备工艺同实施例1相同；
本实施例的熔铸锆刚玉砖-熔铸高锆砖的制备工艺，包括如下步骤：
1)混合料配制：将熔铸高锆砖的制备原料按照上述比例配合，混合均匀；
2)熔铸工序：将步骤1)混合均匀后的熔铸高锆砖原料，加入到自动控制的三相电弧炉中，在380V电压、7000A电流下熔融，熔融温度为2800℃，熔融时间为4h，使原料充分均匀熔融得到熔融料液；
3)浇铸工序：将熔融料液注入到预制好的铸型内，等待成型；
4)保温退火工序：将浇铸成型的砖在覆盖保温铝粉的保温箱内室温退火，退火的保温时间为1.5个月，使得高锆砖形成最佳的晶相结构；
5)脱模加工工序：将冷却退火后的高锆砖脱膜、清砂，加工成规定尺寸和表面精度的砖体；
6)复合砖制备：在熔铸高锆砖和熔铸锆刚玉砖上分别涂抹纳米复合高温用粘结剂，并将涂抹有纳米复合高温用粘结剂的熔铸高锆砖和熔铸锆刚玉砖放置在一起，计时2.5h，从而使得熔铸高锆砖和熔铸锆刚玉砖复合。
实施例3
本实施例的复合砖包括基础层1和改性层2，基础层1和改性层2的位置关系与实施例1相同，其中承载凸起的高度为基础层基体的高度的2/3，基础层基体的高度与改性层2高度的比例为3:1。
基础层1与改性层2通过粘结剂粘合，粘结剂为25kg，基础层1为熔铸锆刚玉砖，改性层2为熔铸高锆砖，熔铸高锆砖由以下质量的原料制成脱硅锆70kg，锆英砂25kg，碱粉4.2kg，助熔剂1kg；
脱硅锆中锆(以二氧化锆计)的质量分数为99.5％，脱硅锆的粒径为3mm，锆英砂的粒径为0.8mm，锆英砂中锆(以二氧化锆计)的质量分数为65.5％，锆英砂中硅(以二氧化硅计)的质量分数为34％，助熔剂为四硼酸锂。
其中，熔铸锆刚玉砖的原料组分同实施例1相同；
其中，熔铸锆刚玉砖的制备工艺同实施例1相同；
本实施例的熔铸锆刚玉砖-熔铸高锆砖的制备工艺，包括如下步骤：
1)混合料配制：将熔铸高锆砖的制备原料按照上述比例配合，混合均匀；
2)熔铸工序：将步骤1)混合均匀后的熔铸高锆砖原料，加入到自动控制的三相电弧炉中，在380V电压、7000A电流下熔融，熔融温度为3000℃，熔融时间为3h，使原料充分均匀熔融得到熔融料液；
3)浇铸工序：将熔融料液注入到预制好的铸型内，等待成型；
4)保温退火工序：将浇铸成型的砖在覆盖保温铝粉的保温箱内室温退火，退火的保温时间为1个月，使得高锆砖形成最佳的晶相结构；
5)脱模加工工序：将冷却退火后的高锆砖脱膜、清砂，加工成规定尺寸和表面精度的砖体；
6)复合砖制备：在熔铸高锆砖和熔铸锆刚玉砖上分别涂抹纳米复合高温用粘结剂，并将涂抹有纳米复合高温用粘结剂的熔铸高锆砖和熔铸锆刚玉砖放置在一起，计时3h，从而使得熔铸高锆砖和熔铸锆刚玉砖复合。
实施例4
本实施例的复合砖包括基础层1和改性层2，基础层1和改性层2的位置关系与实施例1相同，其中承载凸起的高度为基础层基体的高度的2/3，基础层基体的高度与改性层2高度的比例为3:1。
基础层1与改性层2通过粘结剂粘合，粘结剂为15kg，基础层1为熔铸锆刚玉砖，改性层2为熔铸高锆砖，熔铸高锆砖由以下质量的原料制成：脱硅锆60kg，锆英砂35kg，碱粉4kg，助熔剂0.8kg；
脱硅锆中锆(以二氧化锆计)的质量分数为98.4％，脱硅锆的粒径为3mm，锆英砂的粒径为0.8mm，锆英砂中锆(以二氧化锆计)的质量分数为65.5％，锆英砂中硅(以二氧化硅计)的质量分数为34％，助熔剂为四硼酸锂。
其中，熔铸锆刚玉砖的原料组分同实施例1相同；
其中，熔铸锆刚玉砖的制备工艺同实施例1相同；
其中，熔铸锆刚玉砖-熔铸高锆砖的制备工艺同实施例1相同。
实施例5
本实施例的复合砖包括基础层1和改性层2，基础层1和改性层2的位置关系与实施例1相同，其中承载凸起的高度为基础层基体的高度的2/3，基础层基体的高度与改性层2高度的比例为3:1。
基础层1与改性层2通过粘结剂粘合，粘结剂为15kg，基础层1为熔铸锆刚玉砖，改性层2为熔铸高锆砖，熔铸高锆砖由以下质量的原料制成：脱硅锆60kg，锆英砂35kg，碱粉4kg，助熔剂0.8kg，脱硅锆中锆(以二氧化锆计)的质量分数为98.8％，脱硅锆的粒径为3mm，锆英砂的粒径为0.8mm，锆英砂中锆(以二氧化锆计)的质量分数为65.5％，锆英砂中硅(以二氧化硅计)的质量分数为34％，助熔剂为四硼酸锂。
其中，熔铸锆刚玉砖的原料组分同实施例1相同；
其中，熔铸锆刚玉砖的制备工艺同实施例1相同；
其中，熔铸锆刚玉砖-熔铸高锆砖的制备工艺同实施例1相同。
实施例6
本实施例的复合砖包括基础层1和改性层2，基础层1和改性层2的位置关系与实施例1相同，其中承载凸起的高度为基础层基体的高度的2/3，基础层基体的高度与改性层2高度的比例为3:1。
基础层1与改性层2通过粘结剂粘合，粘结剂为15kg，基础层1为熔铸锆刚玉砖，改性层2为熔铸高锆砖，熔铸高锆砖由以下质量的原料制成：脱硅锆60kg，锆英砂35kg，碱粉4kg，助熔剂0.8kg；
脱硅锆中锆(以二氧化锆计)的质量分数为99.8％，脱硅锆的粒径为3mm，锆英砂的粒径为0.8mm，锆英砂中锆(以二氧化锆计)的质量分数为65.5％，锆英砂中硅(以二氧化硅计)的质量分数为34％，助熔剂为四硼酸锂。
其中，熔铸锆刚玉砖的原料组分同实施例1相同；
其中，熔铸锆刚玉砖的制备工艺同实施例1相同；
其中，熔铸锆刚玉砖-熔铸高锆砖的制备工艺同实施例1相同。
实施例7
本实施例的复合砖包括基础层1和改性层2，基础层1和改性层2的位置关系与实施例1相同，其中承载凸起的高度为基础层基体的高度的2/3，基础层基体的高度与改性层2高度的比例为3:1。
基础层1与改性层2通过粘结剂粘合，粘结剂为15kg，基础层1为熔铸锆刚玉砖，改性层2为熔铸高锆砖，熔铸高锆砖由以下质量的原料制成：脱硅锆60kg，锆英砂35kg，碱粉4kg，助熔剂0.8kg，抗侵蚀剂2.5kg；
脱硅锆中锆(以二氧化锆计)的质量分数为98.5％，脱硅锆的粒径为3mm，锆英砂的粒径为0.8mm，锆英砂中锆(以二氧化锆计)的质量分数为65.5％，锆英砂中硅(以二氧化硅计)的质量分数为34％，助熔剂为四硼酸锂，抗侵蚀剂由硅线石细粉、氧化铝微粉按质量比1:1组成，氧化铝微粉的粒径为3μm。
其中，熔铸锆刚玉砖的原料组分同实施例1相同；
其中，熔铸锆刚玉砖的制备工艺同实施例1相同；
其中，熔铸锆刚玉砖-熔铸高锆砖的制备工艺同实施例1相同。
实施例8
本实施例与实施例7的不同之处在于抗侵蚀剂由硅线石细粉、氧化铝微粉、莫来石粉按质量比1:1:1组成，其他与实施例7相同。
对比例
对比例1
本对比例的熔铸锆刚玉砖由如下质量的原料组成：原料包括生料和熟料，二者配比相同，熟料为块状物，粒径3-8cm，生料为粉料粒径0.05-1.5cm，熟料占比20％，其中生料和熟料均由以下质量的原料制成：脱硅锆8kg；锆英砂13kg，碱粉1.5kg，氧化铝43kg；脱硅锆中锆(以二氧化锆计)的质量分数为98％，脱硅锆的粒径为3mm，锆英砂的粒径为0.8mm，锆英砂中锆(以二氧化锆计)的质量分数为65.5％，锆英砂中硅(以二氧化硅计)的质量分数为34％。
本对比例的熔铸锆刚玉砖的制备工艺同实施例1相同。
性能检测试验
对制备成的复合砖的性能进行测试。
复合砖性能测试：取实施例1-8的复合砖以及对比例1的熔铸锆刚玉砖按照标准JC/T493-2015《玻璃熔窑用熔铸锆刚玉耐火制品》的进行性能测试，其中体积密度、显气孔率的测试引用国标GB/T 2997-2000《致密定形耐火制品体积密度、显气孔率和真气孔率的测定》，荷重软化温度引用国标GB/T 5989-1998《耐火制品荷重软化温度试验方法(示差-升温法)》，常温耐压强度引用国标GB T 5072-2008《耐火材料常温耐压强度试验方法》，性能测试结果见表2。
表2性能测试结果
Figure BDA0003004542580000121
*体积密度为平均体积密度，显气孔率为平均显气孔率。
结合实施例1和对比例1，并结合表2可以看出，复合砖的物理性能优于熔铸锆刚玉砖。复合砖包括基础层和改性层，在原有基础上加入改性层，改性层为熔铸高锆砖，基础层和改性层复合后的砖的体积密度变大，耐压强度变大，显气孔率降低，荷重软化温度增加，从而使得复合砖的抗侵蚀性增强。
结合实施例1～8，并结合表2可以看出，复合砖中，通过增加熔铸高锆砖在复合砖中的占比，制得的复合砖的体积密度、显气孔率、耐压强度、荷重软化温度有所改变，随着熔铸高锆砖占比的增加，复合砖的体积密度不断增加，显气孔率不断降低，耐压强度和荷重软化强度逐渐增加，从而提高复合砖的抗侵蚀性能，降低高温玻璃液面处出现侵蚀的情况，结合实施例4-6，并结合表2可以看出，制备熔铸高锆砖时，随着脱硅锆中锆的含量逐渐增加，复合砖的体积密度不断增加，显气孔率不断降低，耐压强度和荷重软化强度逐渐增加。
结合实施例6和实施例7～8，并结合表2可以看出，当在制备熔铸高锆砖中加入抗侵蚀剂时，制得的熔铸高锆砖性能较佳，因而制得的复合砖体积密度增加，显气孔率降低，耐压强度和荷重软化强度增加，随着抗侵蚀剂成分的增加，制得的复合砖体积密度也有增加，显气孔率有所降低，耐压强度和荷重软化强度也有所增加，从而提高复合砖的抗侵蚀性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种复合砖，其特征在于：包括基础层（1）和改性层（2），所述基础层（1）呈台阶状，所述改性层（2）位于基础层（1）台阶处，所述改性层（2）的下表面与基础层（1）的台阶面连接，所述基础层（1）与改性层（2）通过粘结剂粘结，所述基础层（1）为熔铸锆刚玉砖，所述改性层（2）为熔铸高锆砖；所述基础层（1）总高度和改性层（2）的高度比例为（3-5）：1；改性层（2）下端面始终位于各侵蚀线下 100mm 处；所述熔铸高锆砖由以下原料制成：脱硅锆、锆英砂、碱粉、助熔剂、抗侵蚀剂，所述脱硅锆、锆英砂、碱粉、助熔剂、抗侵蚀剂的质量比为（60-70）：（35-25）：（4-4.2）：（0.8-1）：（2-3），所述助熔剂为四硼酸锂，所述抗侵蚀剂为硅线石细粉、氧化铝微粉、莫来石粉中的至少两种；所述脱硅锆的粒径1-5mm，所述硅线石细粉的粒径为0.2-0.3mm，所述氧化铝微粉的粒径为0.5-5μm，所述莫来石粉的粒径为0.2-0.3mm。
2.根据权利要求1所述的一种复合砖，其特征在于：所述脱硅锆中以二氧化锆计的锆的质量分数不低于98%。
3.根据权利要求2所述的一种复合砖，其特征在于：所述脱硅锆中以二氧化锆计的锆的质量分数为98%-99%。
4.根据权利要求1所述的一种复合砖，其特征在于：所述粘结剂为高温粘结剂。
5.一种如权利要求1所述的复合砖的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：
1）混合料配制：将熔铸高锆砖原料配合，混合均匀；
2）熔铸工序：将步骤1）混合均匀后的原料，在2700～3000℃熔融，得到熔融料液；
3）浇铸工序：将步骤2）中的熔融料液注入到铸型内，浇铸成型；
4）保温退火工序：将步骤3）中的浇铸成型的熔铸高锆砖在室温下退火；
5）脱模加工工序：将冷却退火后的熔铸高锆砖脱膜、清砂；
6）复合砖制备：将熔铸高锆砖与已制得的熔铸锆刚玉砖用粘结剂在室温粘结，从而使熔铸锆刚玉砖和熔铸高锆砖复合。
6.根据权利要求5所述的一种复合砖的制备工艺，其特征在于：所述步骤2）中熔融时间为3～5h。
7.根据权利要求6所述的一种复合砖的制备工艺，其特征在于：所述步骤4）中退火的保温时间为1～2个月。
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Denomination of invention: A composite brick and its preparation process

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Pledgor: Henan ruitaike Industrial Group Co.,Ltd.

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