上部結構電熔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.中國建材國際工程集團有限公司 上海 200063）

1 引言

眾所周知，長期以來氧化法電熔AZS因其優異的抗侵蝕性能和杰出的對玻璃液的低污染性而廣泛應用于輕工、建材、汽車、電子等玻璃窯爐。近幾年來，相關行業的發展對玻璃產品的質量需求越來越高，如高檔浮法玻璃、汽車玻璃、光伏玻璃等，其中汽車玻璃有些甚至要求每20m2表面只能有一個缺陷［1］，因此如何最大限度地降低玻璃缺陷是玻璃行業的技術課題，而上部結構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成分、顯氣孔率、溫度的關系進行了相關研究。

2 實驗部分

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，經過在保溫箱中的冷卻退火后取出研磨掉表皮10mm，在鑄口對面位置用金剛石磨具鉆取φ30mm×100mm的4個樣品，將其中一個樣品表皮0～10mm位置做化學成分分析，15～45mm位置做常溫顯氣孔率分析，另2個樣品15～45mm位置做1500℃、1600℃玻璃相滲出量測試,剩下一個做顯微組織結構觀察。

2.2 測試方法

化學成分采用RIX2100 PrimusⅡ ZSX100e熒光分析儀進行分析，顯氣孔率測定采用阿基米德法進行，玻璃相滲出量條件為1500℃、1600℃，保溫16h方式，其余按照JC/T 493-2015標準進行。

3 試驗結果

3.1 樣品測試

具體分析結果匯總如表1所示。

表1 樣品測試結果

3.2 化學成分與玻璃相滲出量的關系

正如業內所熟知的那樣，電熔磚中會形成玻璃相，在高溫下玻璃相會滲出，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的總量之間沒有對應關系，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增加的趨勢，因此可以推測只有減少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系

圖2 顯氣孔率與玻璃相滲出量間的關系

3.3 顯氣孔率與玻璃相滲出量的關系

同樣將顯氣孔率與玻璃相做圖2，確認二者之間有無關聯性。

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

3.4 溫度與玻璃相滲出量之間的關系

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，電熔磚制造方面會存在較大的難度，需要進行相關的制造技術研究。

3.5 顯微結構觀察

樣品2，3的顯微結構中剛玉、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構（圖3）不如樣品3中的結構有定向規律性（圖4），樣品2中有部分斜鋯石直接生長在了玻璃相中，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AZS電熔磚中定向規律性的結晶對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 結論

綜合以上數據分析，可以得到以下結論：

（1）上部結構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）上部結構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電熔磚中定向規律性的結晶能減少電熔磚中玻璃相滲出量，溫度升高作用會更加明顯。