超低气泡析出率AZS电熔砖及其制备方法与流程

超低气泡析出率azs电熔砖及其制备方法
技术领域
1.本发明属于电熔砖的制备技术领域，具体涉及一种超低气泡析出率azs电熔砖及其制备方法。

背景技术：

2.azs电熔砖因具有良好的耐侵蚀性及对玻璃液的相对低污染性而被广泛应用于玻璃窑炉的各个部位，例如浮法玻璃熔窑的熔化池池壁、铺面、胸墙及普通瓶罐玻璃熔窑的料道、上升道等澄清、冷却的部位。因为azs电熔砖存在气泡析出率较高的问题，对玻璃制品质量有不良的影响，所以在光伏、超白等高档法玻璃熔窑的冷却成形部位多采用气泡析出率极低的αβ氧化铝砖。随着玻璃制造技术的发展，熔融温度提高与熔化量提高，采用αβ氧化铝砖时砖材被玻璃料液侵蚀的速度急剧增加，使用时间大为缩短，对此情况的解决方向分为两部分，一是提高αβ氧化铝砖的耐侵蚀性，二是将azs电熔砖气泡析出率降低到纯αβ氧化铝砖的水平。因为azs电熔砖的耐侵蚀性优于αβ氧化铝砖，且价格较低，更容易被市场接收。
3.azs电熔砖的成分、理化指标及制品特性已经为业内所熟知，但对于如何降低各牌号azs电熔砖的气泡析出率问题却一直未被提出。jc/t 493-2015《玻璃窑用熔铸锆刚玉耐火制品》标准中规定，气泡析出率最低的azs电熔砖的标准是≤1％，例如牌号：azs-41y。jc/t 494-2013《玻璃窑用熔铸刚玉耐火制品》标准中规定，αβ氧化铝砖气泡析出率的标准是≤0.3％，例如牌号：ra-m。这两者规定的测试条件按照jc/t 639标准，采用普通钠钙玻璃，进行1300℃*10hr的保温。如果将azs电熔砖的气泡析出率1％降低到αβ氧化铝砖的气泡析出率0.3％的水平，就可以将azs电熔砖应用到αβ氧化铝砖的使用部位，降低相关部位的侵蚀速度，提高窑炉使用寿命。
4.专利cn103771890b公开了一种azs熔铸锆刚玉八角筒格子体的生产方法，按照重量比的原料包括二氧化硅11-14％、三氧化二铝59-64％、二氧化锆23-27％、氧化钠0.7-1.3％、三氧化二铁0.1-0.4％、二氧化钛0.1-0.3％。生产时将原料混配在一起搅拌，再熔化成浇铸液，熔化温度为1900-2000℃，熔化时间80-90min，在熔化过程中吹氧两次，第一次在熔化60min后吹氧5min，再熔化13-23min，进行第二次吹氧2min，每次吹氧流量均为25m3/h，然后用模具浇铸成型，在室温18-25℃下，冷却60-72小时即。有效解决现有技术存在剥落、炸裂、耐侵蚀不足的问题。
5.专利cn104909781a公开了一种用于玻璃窑炉舌头碹的电熔砖生产方法，按照重量比的原料包括三氧化二铝(al2o3)79-83％、二氧化硅(sio2)8-9％、氧化钠(na2o)0.9-1.1％和氧化锆(zro2)9-11％，制备的产品降低了舌头碹的电熔砖炸裂的结症，有效控制了玻璃窑炉因舌头碹炸裂、坍塌而导致的停止窑炉运行，使用方便，效果好。
6.专利cn101747067b公开了一种玻璃窑炉蓄热室筒子砖，按照重量比的原料包括二氧化硅16-20％、三氧化二铝48-52％、二氧化锆29-35％、氧化钠1.3-2.0％、三氧化二铁0.1-0.4％和二氧化钛0.1-0.3％。制备的产品热稳定性和高温耐侵蚀性好，不起层、剥落，无堵烟道现象，导热率高，使用寿命长。
7.以上专利虽然都公开了电熔砖的制备，但是以上专利都没有解决电熔砖发泡的问题，特别是没有关注玻璃液接触部位电熔砖对产品造成污染的问题。

技术实现要素：

8.本发明要解决的技术问题是提供一种azs电熔砖，按照jc/t639标准，在将气泡析出率降低到αβ氧化铝砖的水平，杜绝污染，扩大azs电熔砖的使用范围，降低成本；本发明还提供其制备方法。
9.按照jc/t639标准，采用普通钠钙玻璃，在l300℃保温10小时条件下，气泡析出率≤0.15％。
10.按照jc/t639标准，采用普通钠钙玻璃，在l300℃保温10小时条件下，气泡析出率为0。
11.本发明所述的超低气泡析出率azs电熔砖，按照质量百分比，由以下化学成分组成：
[0012][0013]
所述的超低气泡析出率azs电熔砖的制备方法，包括以下步骤：将锆英砂、脱硅锆、氧化铝、纯碱(碱粉)原料混合，投入三相电弧炉熔融，在熔融过程中加入氧化铌，熔化完成后吹氧，澄清，浇铸到砂型中，自然冷却到室温后取出并清砂，经磨平、切割后，得到超低气泡析出率azs电熔砖。
[0014]
所用锆英砂中的fe2o3≤0.03wt％，ti02≤0.03wt％。
[0015]
所用氧化铝中的fe2o3≤0.015wt％，ti02≤0.01wt％。
[0016]
按照质量比，脱硅锆的化学成分为zro272-80％，sio219-27％，al2o3+fe2o3+tio2+mgo+k2o+cao≤1％，其中fe2o3≤0.01％，tio2≤0.03％。
[0017]
脱硅锆的制备过程，包括：采用以fe2o3≤0.03wt％、tio2≤0.03wt％的锆英砂为原料，加入用后高锆砖和碳粉，在三相电弧炉中经过高温熔炼，熔化温度不低于2300℃，然后通过匀速流出工艺，将料液导入到压力＞1mpa的高压气体上方，利用高压气体进行吹球，最后进行冷却得到。
[0018]
所述的通过匀速流出工艺，即将溶化后的料液进行匀速流出。所述的匀速流出工艺采用的流出装置具有完成控制流出液匀速，进而控制其温度，控制其粘度的作用。所述的冷却装置为本技术人已经申请冷却装置，在此不再重复论述。
[0019]
用后高锆砖中氧化锆含量≥94wt％。
[0020]
熔融过程包括：每次投入原料量为2吨，加料完成后首先融化45-60min，电流范围控制在3000-3500a之间，在此过程中电极一直在原料中，期间扒料作业使用黑铅材质工具，不能使用铁质、不锈钢材质工具。熔化基本完成后，将电极升起，利用电弧进行熔融，直到原料全部熔化。
[0021]
吹氧完成后进行9-12min澄清，电流为3000-3500a。
[0022]
所述的熔融过程中采用的融化炉内扒料作业使用黑铅材质工具，不能使用铁质、不锈钢材质工具。
[0023]
浇铸温度为1750℃-1850℃，浇铸速度不低于15kg/s。
[0024]
具体的，所述的超低气泡析出率azs电熔砖的制备方法，包括以下步骤：
[0025]
(1)将锆英砂、脱硅锆、氧化铝、纯碱原料混合，投入三相电弧炉熔融，在熔融过程中加入氧化铌；
[0026]
(2)首先在电流3000-3500a，融化45-60min，然后在电流4000-5500a，将电极贴在原料上方，利用电弧熔化，最后在吹氧前9-12min将电极置入料液中，置入深度为50-200mm，电流控制在3900-4100a；
[0027]
(3)吹氧完成后进行9-12min澄清作业，电流为3000-3500a，当炉内没有生料，料液面明亮时，澄清完成；
[0028]
(4)将料液浇铸到砂型中，浇铸温度为1750℃-1850℃，浇铸速度不低于15kg/s，自然冷却到室温后取出并清砂，经磨平、切割后，得到超低气泡析出率azs电熔砖。
[0029]
本发明的超低气泡析出率azs电熔砖，采用fe2o3、tio2含量分别≤0.03％的锆英砂和zro2含量在72-80％，sio2含量19-27％，al2o3+fe2o3+tio2+mgo+k2o+cao≤1％，其中fe2o3≤0.01％，tio2≤0.03％的脱硅锆为原料制备的azs电熔砖已经达到αβ氧化铝砖的质量要求，进一步优选加入0.05-0.15％的nb2o5做为原料，采用该配方制造的azs电熔砖的fe2o3、tio2含量分别≤0.03％，气泡析出率为0。
[0030]
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
[0031]
(1)采用本发明的azs电熔砖的制备方法，按照jc/t 639标准，在采用普通钠钙玻璃，l300℃保温10小时条件下，气泡析出率≤0.15％，达到αβ氧化铝砖的水平，扩大azs电熔砖的使用范围。
[0032]
(2)采用本发明的的azs电熔砖的制备方法，通过加入nb2o5，按照jc/t 639标准，在采用普通钠钙玻璃，l300℃保温10小时条件下，气泡析出率将为0。
[0033]
(3)本发明制备的azs电熔砖的制造成本等同普通azs电熔砖，但是较αβ氧化铝砖降低30％，其中的性能达到αβ氧化铝的性能，市场接受度高。
[0034]
(4)本发明制备的azs电熔砖，气泡析出率低，玻璃相渗出量低，抗玻璃液侵蚀性强。
具体实施方式
[0035]
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0036]
以下实施例1-4所述的原料的生产出处：
[0037]
锆英砂为非洲进口，牌号为zc的锆英砂；
[0038]
氧化铝为从日照港选出的进口澳大利亚氧化铝；
[0039]
其中，脱硅锆为自制产品，制备步骤包括以下步骤：
[0040]
采用以fe2o3≤0.03wt％、tio2≤0.03wt％的锆英砂为原料，加入用后高锆砖和碳粉，在三相电弧炉中经过高温熔炼，熔化温度不低于2300℃，然后通过匀速流出工艺，将料液导入到压力1.3mpa的高压气体上方，利用高压气体进行吹球，最后进行冷却得到自制脱硅锆a。脱硅锆的化学成分为zro274.2％，sio225％，al2o3+fe2o3+tio2+mgo+k2o+cao＝0.8％，其中fe2o3≤0.01％，tio2≤0.03％。
[0041]
采用以fe2o3≤0.03wt％、tio2≤0.03wt％的锆英砂为原料，加入用后高锆砖和碳粉，在三相电弧炉中经过高温熔炼，熔化温度不低于2300℃，然后通过匀速流出工艺，将料液导入到压力1.7mpa的高压气体上方，利用高压气体进行吹球，最后进行冷却得到自制脱硅锆b。脱硅锆的化学成分为zro280％，sio219％，al2o3+fe2o3+tio2+mgo+k2o+cao＝1％，其中fe2o3≤0.01％，tio2≤0.03％。
[0042]
采用以fe2o3≤0.03wt％、tio2≤0.03wt％的锆英砂为原料，加入用后高锆砖和碳粉，在三相电弧炉中经过高温熔炼，熔化温度不低于2300℃，然后通过匀速流出工艺，将料液导入到压力1.1mpa的高压气体上方，利用高压气体进行吹球，最后进行冷却得到自制脱硅锆c。脱硅锆的化学成分为zro272％，sio227％，al2o3+fe2o3+tio2+mgo+k2o+cao＝1％，其中fe2o3≤0.01％，tio2≤0.03％。
[0043]
实施例1
[0044]
所述的超低气泡析出率azs电熔砖的化学成分组成，如表1所示。
[0045]
所述的超低气泡析出率azs电熔砖的制备方法，包括以下步骤：
[0046]
(1)将锆英砂、自制脱硅锆a、氧化铝、碱粉原料混合，投入三相电弧炉熔融；
[0047]
(2)首先在电流3000a，融化60min，然后在电流5000a，将电极升高贴近液面，利用电弧熔融20min，最后在吹氧前10min进行埋弧熔融，将电极置入液面下，埋弧深度为100mm，电流控制在4000a；在此过程中用黑铅材质工具进行炉内扒料作业，为降低fe2o3含量，禁止使用铁质、不锈钢材质工具进行扒料作业；
[0048]
(3)吹氧完成后进行10min澄清作业，电流为3200a当炉内没有生料，料液面明亮时，澄清完成；
[0049]
(4)将料液浇铸到内径尺寸为240mm*300mm*450mm的砂型中，浇铸温度为1800℃，浇铸速度不低于15kg/s，自然冷却到室温后取出并清砂，经磨平、切割后，得到超低气泡析出率azs电熔砖。
[0050]
实施例2
[0051]
所述的超低气泡析出率azs电熔砖的化学成分组成，如表1所示。
[0052]
所述的超低气泡析出率azs电熔砖的制备方法，包括以下步骤：
[0053]
(1)将锆英砂、自制脱硅锆b、氧化铝、碱粉原料混合，投入三相电弧炉熔融；
[0054]
(2)首先在电流3500a，融化45min，然后在电流4000a，将电极升高贴近液面，利用电弧熔融熔融15min，最后在吹氧前9min进行埋弧熔融，将电极置入液面下，埋弧深度为50mm，电流控制在3900a；在此过程中用黑铅材质工具进行炉内扒料作业，为降低fe2o3含量，禁止使用铁质、不锈钢材质工具进行扒料作业；
[0055]
(3)吹氧完成后进行9min澄清作业，电流为3000a当炉内没有生料，料液面明亮时，澄清完成；
[0056]
(4)将料液浇铸到内径尺寸为240mm*300mm*450mm的砂型中，浇铸温度为1750℃，浇铸速度不低于15kg/s，自然冷却到室温后取出并清砂，经磨平、切割后，得到超低气泡析出率azs电熔砖。
[0057]
实施例3
[0058]
所述的超低气泡析出率azs电熔砖的化学成分组成，如表1所示。
[0059]
所述的超低气泡析出率azs电熔砖的制备方法，包括以下步骤：
[0060]
(1)将锆英砂、自制脱硅锆c、氧化铝、碱粉原料混合，投入三相电弧炉熔融；
[0061]
(2)首先在电流3200a，融化50min，然后在电流5500a，将电极升高贴近液面，利用电弧熔融10min，最后在吹氧前12min进行埋弧熔融，将电极置入液面下，埋弧深度为200mm，电流控制在4100a；电极置入后从炉门口加入五氧化二铌，在此过程中用黑铅材质工具进行炉内扒料作业，为降低fe2o3含量，禁止使用铁质、不锈钢材质工具进行扒料作业；
[0062]
(3)吹氧完成后进行12min澄清作业，电流为3500a当炉内没有生料，料液面明亮时，澄清完成；
[0063]
(4)将料液浇铸到内径尺寸为240mm*300mm*450mm的砂型中，浇铸温度为1850℃，浇铸速度不低于15kg/s，自然冷却到室温后取出并清砂，经磨平、切割后，得到超低气泡析出率azs电熔砖。
[0064]
实施例4
[0065]
所述的超低气泡析出率azs电熔砖的化学成分组成，如表1所示。
[0066]
所述的超低气泡析出率azs电熔砖的制备方法，包括以下步骤：
[0067]
(1)将锆英砂、自制脱硅锆a、氧化铝原料混合，加入纯碱，投入三相电弧炉熔融；
[0068]
(2)首先在电流3500a，融化45min，然后在电流4500a，将电极升高贴近液面，利用电弧熔融18min，最后在吹氧前10min进行埋弧熔融，将电极置入液面下熔融，埋弧深度为80mm，电流控制在4000a；电极置入后从炉门口加入五氧化二铌；在此过程中用黑铅材质工具进行炉内扒料作业，为降低fe2o3含量，禁止使用铁质、不锈钢材质工具进行扒料作业；
[0069]
(3)吹氧完成后进行10min澄清作业，电流为3000a当炉内没有生料，料液面明亮时，澄清完成；
[0070]
(4)将料液浇铸到内径尺寸为240mm*300mm*450mm的砂型中，浇铸温度为1780℃，浇铸速度不低于15kg/s，自然冷却到室温后取出并清砂，经磨平、切割后，得到超低气泡析出率azs电熔砖。
[0071]
对比例1
[0072]
一种azs电熔砖的化学成分组成，如表1所示。
[0073]
一种azs电熔砖的制备方法，与实施例1相同，但是将自制脱硅锆替换为国产空心球脱硅锆。
[0074]
对比例2
[0075]
一种αβ氧化铝砖的化学成分组成，如表1所示。
[0076]
一种αβ氧化铝的制备方法，与实施例1相同，其中原料中不包括脱硅锆和锆英砂；氧化铝为住友a200氧化铝；气泡析出率通常为0，但耐侵蚀性能较差。
[0077]
对比例3
[0078]
一种azs电熔砖的化学成分组成，如表1所示。
[0079]
一种azs电熔砖的制备方法，与实施例1相同，但是将锆英砂原料替换为进口iluka公司的eb锆英砂，但是将自制脱硅锆替换为国产空心球脱硅锆。
[0080]
对比例4
[0081]
一种azs电熔砖的化学成分组成，如表1所示。
[0082]
一种azs电熔砖的制备方法，与实施例1相同，但是将锆英砂原料替换为进口iluka公司的eb锆英砂；将自制脱硅锆替换为国产空心球脱硅锆；将氧化铝替换为国产ao-1高温氧化铝。
[0083]
对比例5
[0084]
一种azs电熔砖的化学成分组成，如表1所示。
[0085]
一种azs电熔砖的制备方法，与实施例3相同，但是锆英砂采用进口iluka公司的eb锆英砂，脱硅锆采用国产空心球脱硅锆，氧化铝采用日照港选出的进口澳大利亚氧化铝。
[0086]
将以上实施例和对比例制备的azs电熔砖或者氧化铝砖，采用x-射线荧光光谱分析法，对其化学成分进行分析，其中c+n的含量采用电子探针单独分析，分析结果如表1所示。
[0087]
表1实施例与对比例制备的电熔砖的化学组成
[0088][0089]
将以上实施例1-4和对比例1-5制备的电容砖，根据jc/t639标准，在采用普通钠钙玻璃，1300℃*10hr保温条件下，检测其气泡析出率。根据gb/t2997标准检测其显气孔率和体积密度；根据jc/t805和jc/t806标准进行玻璃相渗出量和抗玻璃液侵蚀测试；以上的检测结果如表2所示。
[0090]
表2实施例与对比例制备的电熔砖的性能结果
[0091][0092]
[0093]
由以上可以看到，本发明制备的电熔azs砖的气泡析出率低，在引入微量nb2o5后，气泡析出率降低到0。电熔azs砖的气泡析出率为0时，不会因为气泡析出而对玻璃制品造成污染，因此可以将应用于电子、光伏和高档瓶罐玻璃冷却、成形部位，取代价格较高的αβ氧化铝砖，降低客户的采购费用，扩大其应用范围。现阶段，azs电熔砖价格通常在3-5万元/吨，αβ氧化铝砖的价格在5-7万元/吨。
[0094]
本发明制备的azs电熔砖意外发现玻璃相渗出量低，抗玻璃液侵蚀提高，产品性能大为提高。
[0095]
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

技术特征：

1.一种超低气泡析出率azs电熔砖，其特征在于：按照质量百分比，由以下化学成分组成：余量为al2o3。2.一种权利要求1所述的超低气泡析出率azs电熔砖的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将锆英砂、脱硅锆、氧化铝、纯碱原料混合，投入三相电弧炉熔融，在熔融过程中加入氧化铌，熔化完成后吹氧，澄清，浇铸到砂型中，自然冷却到室温后取出并清砂，经磨平、切割后，得到超低气泡析出率azs电熔砖。3.根据权利要求2所述的超低气泡析出率azs电熔砖的制备方法，其特征在于：锆英砂中的fe2o3≤0.03wt％，ti02≤0.03wt％。4.根据权利要求2所述的超低气泡析出率azs电熔砖的制备方法，其特征在于：氧化铝中的fe2o3≤0.015wt％，ti02≤0.01wt％。5.根据权利要求2所述的超低气泡析出率azs电熔砖的制备方法，其特征在于：按照质量比，脱硅锆的化学成分为zro2为72-80％，sio2为19-27％，al2o3+fe2o3+tio2+mgo+k2o+cao≤1％，其中fe2o3≤0.01％，tio2≤0.03％。6.根据权利要求5所述的超低气泡析出率azs电熔砖的制备方法，其特征在于：脱硅锆的制备过程，包括：采用以fe2o3≤0.03wt％、tio2≤0.03wt％的锆英砂为原料，加入用后的高锆砖和碳粉，在三相电弧炉中经过高温熔炼，熔化温度不低于2300℃，然后通过匀速流出工艺，将料液导入到压力＞1mpa的高压气体上方，利用高压气体进行吹球，最后进行冷却得到。7.根据权利要求6所述的超低气泡析出率azs电熔砖的制备方法，其特征在于：高锆砖中氧化锆含量≥94wt％。8.根据权利要求2所述的超低气泡析出率azs电熔砖的制备方法，其特征在于：熔融过程包括：首先在电流3000-3500a，融化45-60min，然后利用电弧进行明弧熔融和埋弧熔融，最后直到原料全部熔化。9.根据权利要求2所述的超低气泡析出率azs电熔砖的制备方法，其特征在于：吹氧完成后进行9-12min澄清，电流为3000-3500a。10.根据权利要求2所述的超低气泡析出率azs电熔砖的制备方法，其特征在于：浇铸温度为1750-1850℃，浇铸速度不低于15kg/s。

技术总结

本发明属于电熔砖的制备技术领域，具体涉及一种超低气泡析出率AZS电熔砖及其制备方法。所述的超低气泡析出率AZS电熔砖，按照质量百分比，由以下化学成分组成：ZrO230-38％，SiO28-13％，Na2O0.7-1.4％，Nb2O50-0.15％，Fe2O3≤0.03％，TiO2≤0.03％，C+N≤0.009％余量为Al2O3。本发明提供一种AZS电熔砖，按照JC/T639标准，在将气泡析出率降低到αβ氧化铝砖的水平，杜绝污染，扩大AZS电熔砖的使用范围，降低成本；本发明还提供其制备方法。本发明还提供其制备方法。