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        上部結(jié)構(gòu)電熔AZS磚高溫下玻璃相滲出的研究

        2018-11-21 11:43:54李篤斌趙亮周金義王仕龍郭其皓
        山東陶瓷 2018年1期
        關(guān)鍵詞:電熔氣孔率窯爐

        李篤斌、趙亮 、周金義 、王仕龍、郭其皓

        (1.淄博旭硝子剛玉材料有限公司 淄博 255200;2.中國(guó)建材國(guó)際工程集團(tuán)有限公司 上海 200063)

        1 引言

        眾所周知,長(zhǎng)期以來(lái)氧化法電熔AZS因其優(yōu)異的抗侵蝕性能和杰出的對(duì)玻璃液的低污染性而廣泛應(yīng)用于輕工、建材、汽車(chē)、電子等玻璃窯爐。近幾年來(lái),相關(guān)行業(yè)的發(fā)展對(duì)玻璃產(chǎn)品的質(zhì)量需求越來(lái)越高,如高檔浮法玻璃、汽車(chē)玻璃、光伏玻璃等,其中汽車(chē)玻璃有些甚至要求每20m2表面只能有一個(gè)缺陷[1],因此如何最大限度地降低玻璃缺陷是玻璃行業(yè)的技術(shù)課題,而上部結(jié)構(gòu)AZS磚在高溫下玻璃相滲出物量的多少是影響玻璃缺陷的一個(gè)重要因素。本文就高溫下不同成分的AZS磚的玻璃相滲出量與化學(xué)成分、顯氣孔率、溫度的關(guān)系進(jìn)行了相關(guān)研究。

        2 實(shí)驗(yàn)部分

        2.1 樣品制備

        將 Al2O3≥99%的氧化鋁粉、ZrO2≥65%的鋯英砂、ZrO2≥98%的脫硅鋯、堿粉按照一定比例混合后加入到100kg容量的電弧爐中,熔融后澆鑄到事先組裝好的砂型中,素材尺寸為300×400×600mm,經(jīng)過(guò)在保溫箱中的冷卻退火后取出研磨掉表皮10mm,在鑄口對(duì)面位置用金剛石磨具鉆取φ30mm×100mm的4個(gè)樣品,將其中一個(gè)樣品表皮0~10mm位置做化學(xué)成分分析,15~45mm位置做常溫顯氣孔率分析,另2個(gè)樣品15~45mm位置做1500℃、1600℃玻璃相滲出量測(cè)試,剩下一個(gè)做顯微組織結(jié)構(gòu)觀察。

        2.2 測(cè)試方法

        化學(xué)成分采用RIX2100 PrimusⅡ ZSX100e熒光分析儀進(jìn)行分析,顯氣孔率測(cè)定采用阿基米德法進(jìn)行,玻璃相滲出量條件為1500℃、1600℃,保溫16h方式,其余按照J(rèn)C/T 493-2015標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

        3 試驗(yàn)結(jié)果

        3.1 樣品測(cè)試

        具體分析結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

        表1 樣品測(cè)試結(jié)果

        3.2 化學(xué)成分與玻璃相滲出量的關(guān)系

        正如業(yè)內(nèi)所熟知的那樣,電熔磚中會(huì)形成玻璃相,在高溫下玻璃相會(huì)滲出,因此匯總SiO2、Na2O的總量與1500℃、1600℃玻璃相滲出量做成圖1。

        從圖1可以看出,在1500℃條件下玻璃相滲出量與SiO2、Na2O的總量之間沒(méi)有對(duì)應(yīng)關(guān)系,而在1600℃條件下隨著SiO2、Na2O的總量的增加,玻璃相滲出量也出現(xiàn)增加的趨勢(shì),因此可以推測(cè)只有減少AZS電熔磚中SiO2、Na2O的總量才能降低1600℃條件下的玻璃相滲出量。

        圖1 SiO2+Na2O總量與玻璃相滲出量間的關(guān)系

        圖2 顯氣孔率與玻璃相滲出量間的關(guān)系

        3.3 顯氣孔率與玻璃相滲出量的關(guān)系

        同樣將顯氣孔率與玻璃相做圖2,確認(rèn)二者之間有無(wú)關(guān)聯(lián)性。

        從圖2中可以看到,顯氣孔率越低,玻璃相滲出量越小。氣孔率數(shù)值近乎相等的情況下,玻璃相滲出量是有波動(dòng)的。

        3.4 溫度與玻璃相滲出量之間的關(guān)系

        如圖1所示,隨著溫度從1500℃升高到1600℃,玻璃相滲出量有了極大的升高,溫度也是影響玻璃相滲出量的關(guān)鍵因素之一。而為了提高玻璃熔化效率,降低成本,玻璃窯爐熔融溫度普遍提高,全氧燃燒窯爐碹頂溫度甚至將近1700℃,在這樣的使用條件下,只有將AZS磚中SiO2、Na2O的總量降低到一定水平才能符合使用要求。但二者總量降低的話(huà),電熔磚制造方面會(huì)存在較大的難度,需要進(jìn)行相關(guān)的制造技術(shù)研究。

        3.5 顯微結(jié)構(gòu)觀察

        樣品2,3的顯微結(jié)構(gòu)中剛玉、斜鋯石形成了共晶組織,不同的是樣品2中剛玉與斜鋯石的共晶結(jié)構(gòu)(圖3)不如樣品3中的結(jié)構(gòu)有定向規(guī)律性(圖4),樣品2中有部分斜鋯石直接生長(zhǎng)在了玻璃相中,在1500℃條件下可以有效避免玻璃相的滲出,但在1600℃條件下則難以起到作用。因此推測(cè)AZS電熔磚中定向規(guī)律性的結(jié)晶對(duì)減少玻璃相滲出量有積極作用。

        圖3 樣品2(1500℃玻璃相滲出量為0)

        圖4 樣品3(1500℃玻璃相滲出量為1.45)

        4 結(jié)論

        綜合以上數(shù)據(jù)分析,可以得到以下結(jié)論:

        (1)上部結(jié)構(gòu)AZS電熔磚在1600℃條件下玻璃相滲出量與SiO2、Na2O的合量是直接相關(guān)的,SiO2、Na2O的合量越高,玻璃相滲出量越高;1500℃條件下則不明顯。

        (2)上部結(jié)構(gòu)AZS電熔磚在1500℃、1600℃玻璃相滲出量隨著顯氣孔率的增加而增加。

        (3)AZS電熔磚中定向規(guī)律性的結(jié)晶能減少電熔磚中玻璃相滲出量,溫度升高作用會(huì)更加明顯。

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