上部結(jié)構(gòu)電熔AZS磚高溫下玻璃相滲出的研究

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。