上部结构电熔AZS砖高温下玻璃相渗出的研究

李笃斌、赵亮 、周金义 、王仕龙、郭其皓

（1.淄博旭硝子刚玉材料有限公司 淄博 255200；2.中国建材国际工程集团有限公司 上海 200063）

1 引言

众所周知，长期以来氧化法电熔AZS因其优异的抗侵蚀性能和杰出的对玻璃液的低污染性而广泛应用于轻工、建材、汽车、电子等玻璃窑炉。近几年来，相关行业的发展对玻璃产品的质量需求越来越高，如高档浮法玻璃、汽车玻璃、光伏玻璃等，其中汽车玻璃有些甚至要求每20m²表面只能有一个缺陷［1］，因此如何最大限度地降低玻璃缺陷是玻璃行业的技术课题，而上部结构AZS砖在高温下玻璃相渗出物量的多少是影响玻璃缺陷的一个重要因素。本文就高温下不同成分的AZS砖的玻璃相渗出量与化学成分、显气孔率、温度的关系进行了相关研究。

2 实验部分

2.1 样品制备

将 Al2O3≥99%的氧化铝粉、ZrO2≥65%的锆英砂、ZrO2≥98%的脱硅锆、碱粉按照一定比例混合后加入到100kg容量的电弧炉中，熔融后浇铸到事先组装好的砂型中，素材尺寸为300×400×600mm，经过在保温箱中的冷却退火后取出研磨掉表皮10mm，在铸口对面位置用金刚石磨具钻取φ30mm×100mm的4个样品，将其中一个样品表皮0～10mm位置做化学成分分析，15～45mm位置做常温显气孔率分析，另2个样品15～45mm位置做1500℃、1600℃玻璃相渗出量测试,剩下一个做显微组织结构观察。

2.2 测试方法

化学成分采用RIX2100 PrimusⅡ ZSX100e荧光分析仪进行分析，显气孔率测定采用阿基米德法进行，玻璃相渗出量条件为1500℃、1600℃，保温16h方式，其余按照JC/T 493-2015标准进行。

3 试验结果

3.1 样品测试

具体分析结果汇总如表1所示。

表1 样品测试结果

3.2 化学成分与玻璃相渗出量的关系

正如业内所熟知的那样，电熔砖中会形成玻璃相，在高温下玻璃相会渗出，因此汇总SiO2、Na2O的总量与1500℃、1600℃玻璃相渗出量做成图1。

从图1可以看出，在1500℃条件下玻璃相渗出量与SiO2、Na2O的总量之间没有对应关系，而在1600℃条件下随着SiO2、Na2O的总量的增加，玻璃相渗出量也出现增加的趋势，因此可以推测只有减少AZS电熔砖中SiO2、Na2O的总量才能降低1600℃条件下的玻璃相渗出量。

图1 SiO2+Na2O总量与玻璃相渗出量间的关系

图2 显气孔率与玻璃相渗出量间的关系

3.3 显气孔率与玻璃相渗出量的关系

同样将显气孔率与玻璃相做图2，确认二者之间有无关联性。

从图2中可以看到，显气孔率越低，玻璃相渗出量越小。气孔率数值近乎相等的情况下，玻璃相渗出量是有波动的。

3.4 温度与玻璃相渗出量之间的关系

如图1所示，随着温度从1500℃升高到1600℃，玻璃相渗出量有了极大的升高，温度也是影响玻璃相渗出量的关键因素之一。而为了提高玻璃熔化效率，降低成本，玻璃窑炉熔融温度普遍提高，全氧燃烧窑炉碹顶温度甚至将近1700℃，在这样的使用条件下，只有将AZS砖中SiO2、Na2O的总量降低到一定水平才能符合使用要求。但二者总量降低的话，电熔砖制造方面会存在较大的难度，需要进行相关的制造技术研究。

3.5 显微结构观察

样品2，3的显微结构中刚玉、斜锆石形成了共晶组织，不同的是样品2中刚玉与斜锆石的共晶结构（图3）不如样品3中的结构有定向规律性（图4），样品2中有部分斜锆石直接生长在了玻璃相中，在1500℃条件下可以有效避免玻璃相的渗出，但在1600℃条件下则难以起到作用。因此推测AZS电熔砖中定向规律性的结晶对减少玻璃相渗出量有积极作用。

图3 样品2（1500℃玻璃相渗出量为0）

图4 样品3（1500℃玻璃相渗出量为1.45）

4 结论

综合以上数据分析，可以得到以下结论：

（1）上部结构AZS电熔砖在1600℃条件下玻璃相渗出量与SiO2、Na2O的合量是直接相关的，SiO2、Na2O的合量越高，玻璃相渗出量越高；1500℃条件下则不明显。

（2）上部结构AZS电熔砖在1500℃、1600℃玻璃相渗出量随着显气孔率的增加而增加。

（3）AZS电熔砖中定向规律性的结晶能减少电熔砖中玻璃相渗出量，温度升高作用会更加明显。