電熔鋯剛玉磚是鋯剛玉磚的一種,主要用于玻璃熔窯。電熔鋯剛玉磚俗稱白鐵磚,又稱剛玉-斜鋯石磚。主要化學(xué)成分Al2O350%~70%,ZrO220%~40%,其余為SiO2.主要礦物主要礦物組成(ZrO2),剛玉(α-Al2O3)與玻璃相。斜鋯石結(jié)晶形成磚骨干,ZrO2熔點(diǎn)高(2715℃)化學(xué)穩(wěn)定性好,耐酸性強(qiáng),堿性介質(zhì),特別是玻璃液。
電熔鋯剛玉磚用于玻璃熔窯等工業(yè)窯爐。玻璃熔窯的使用部分是砌筑上池壁、小爐平拱、小爐垛、舌拱和胸墻。電熔鋯剛玉磚在使用中應(yīng)注意以下問題:
①熱膨脹的不規(guī)則變化。電熔鋯剛玉磚的膨脹曲線為1萬℃附近有一段異常,內(nèi)部有常Zr02晶體發(fā)生可逆晶體轉(zhuǎn)變,體積變化較大。因此,它含有ZrO2.1萬塊磚不宜用于℃溫度往往波動很大。烘烤窯爐時,900~1150℃溫度變化不能太大,一般不能超過15℃/h,要求溫度穩(wěn)定升高。有些部位要防止吹冷風(fēng),需要用其他磚保護(hù),防止爆裂。
②收縮孔。澆筑成型時,鑄造口經(jīng)常出現(xiàn)收縮孔磚孔多,密度差。因此,在建造玻璃熔化池壁時,向窯內(nèi)方向收縮孔。如果鑄件朝外,當(dāng)磚侵蝕非常薄時,會造成玻璃液泄漏事故。在池窯上部火焰空間使用時,使用壽命長,不會出現(xiàn)玻璃液運(yùn)行問題。因此,鑄件將朝外使用,以延長使用壽命。
③共熔。電熔鋯剛玉磚與粘土磚接觸砌筑,1300℃高溫下會發(fā)生共熔。因此,在選擇耐火材料時,應(yīng)避免兩種耐火材料與砌體接觸,如電熔鋯剛玉磚下的硅磚,容易被電熔鋯剛玉磚侵蝕。
耐火磚成品檢測及缺陷分析
燃燒的耐火磚產(chǎn)品需要進(jìn)行選擇和物理化學(xué)性能測試,以確定產(chǎn)品是否符合預(yù)期的形狀、尺寸、組成和性能要求。外觀選擇是檢查耐火磚產(chǎn)品是否開裂、變形、痣、熔體洞、缺陷、燃燒或過度燃燒、公差等。化學(xué)成分和顯微組織結(jié)構(gòu)主要采用化學(xué)分析、熒光X射線分析,X射線衍射分析,以及巖相、金相分析等方法來確定。一些物理性能測量,包括體積密度、孔隙率、吸水率、耐火性、荷載軟化溫度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)熱性、線熱膨脹、耐熱沖擊、電阻率、介電常數(shù)、介質(zhì)損耗、介質(zhì)穿透、機(jī)械強(qiáng)度、硬度、彈性模量等,都有專用的測試設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)的測試方法。對于酸、堿、鹽、金屬、玻璃、氣體等化學(xué)環(huán)境中的化學(xué)穩(wěn)定性,通常根據(jù)不同耐火磚產(chǎn)品的不同用途采用特殊手段或模擬試驗方法進(jìn)行測量和判斷。不符合標(biāo)準(zhǔn)的項目應(yīng)從制造過程中追溯。例如,耐火磚的外觀存在質(zhì)量問題:
1)生燒或過燒,應(yīng)追溯裝窯方式、燒成溫度和保溫時間;
2)疏松,應(yīng)追溯原料燒結(jié)質(zhì)量、成型坯體質(zhì)量、泥粒級配、燒成制度等;
3)尺寸公差大,應(yīng)追溯原材料性能、泥漿粒度分布、模型設(shè)計縮放尺比、模型尺寸、裝窯方法、燒制制度等。
4)變形,應(yīng)追溯泥料、裝窯方法燒制制度;
5)開裂應(yīng)追溯原料處理質(zhì)量、配料比例、泥水、成型質(zhì)量、干燥質(zhì)量、燒制制度等;
6)層裂,應(yīng)追溯泥漿粒度分布和泥漿水分,形成質(zhì)量;
7)缺角缺棱,應(yīng)追溯干坯體質(zhì)量、模型質(zhì)量、搬運(yùn)質(zhì)量;
8)熔洞應(yīng)追溯原料低熔雜質(zhì)、原料凈化處理質(zhì)量、生產(chǎn)過程中雜質(zhì)混合;
9)火痣應(yīng)追溯裝窯方式和燒成過程中的熱工條件。
如耐火磚內(nèi)部指標(biāo)出現(xiàn)問題:
1)化學(xué)成分(主要成分、次要成分、雜質(zhì))、礦物成分(類型、數(shù)量、晶體大小分布、氣孔大小分布、液相數(shù)量分布等。)不符合預(yù)期要求,應(yīng)追溯原料成分、成分比例是否合適、燃燒系統(tǒng)是否合理;
2)體積密度、氣孔率不達(dá)標(biāo),應(yīng)追溯泥質(zhì)、素坯質(zhì)量、燒制制度等;
3)透氣性,應(yīng)追溯配料比例、素坯質(zhì)量、燒制制度等;
4)強(qiáng)度(抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度)應(yīng)追溯泥質(zhì)、素坯質(zhì)量、燒制制度等。
5)電阻、絕緣強(qiáng)度、原料性質(zhì)、配料比例、燒制制度等。
6)耐火性應(yīng)追溯原材料的性質(zhì);
7)熱膨脹、重?zé)€變化、原料性質(zhì)、配料比例、泥漿性質(zhì)、素坯性質(zhì)、燒制制度等。
8)熱導(dǎo)率應(yīng)追溯原料、素坯、燒制制度的性質(zhì);
9)抗熱震性能,應(yīng)追溯原料性質(zhì)、配料比例、泥漿性質(zhì)、燒制制度;
10)高溫荷載軟化應(yīng)追溯原料性質(zhì)、泥漿成分和粒度分布、成型質(zhì)量、燒制制度等。
電熔鋯剛玉磚裂紋的原因分析及措施
一、原因分析
電熔鋯剛玉磚具有溫度規(guī)模窄、導(dǎo)熱性小的特點(diǎn),因此其硬化過程實際上是連續(xù)的。
在這種連續(xù)硬化的條件下,由于截面溫度場不均勻,大型電熔磚的熔體會出現(xiàn)內(nèi)外裂紋。熔體硬化期間,裂紋先發(fā)生在電熔磚內(nèi)部,后出現(xiàn)在外觀上。
根據(jù)討論,這種裂紋的組成機(jī)制可以通過以下方式簡要表示。在熔體冷卻的一階段,電熔磚的外觀形成了一個彈性外殼(。在冷卻的二階段,所有的熔體都被硬化了,電熔磚部分的溫差。此時,沒有應(yīng)力,因為電熔磚的中心仍處于塑性狀態(tài),可以緩沖外殼縮短的壓力應(yīng)力。在進(jìn)一步冷卻時,電熔磚已完全硬化。
由于保溫箱的保溫抑制作用,電熔磚的基礎(chǔ)溫度比外觀溫度下降得快,電熔磚的溫度梯度開始下降。如果電熔磚完全硬化,基礎(chǔ)會有溫差
但事實上,這種情況不會發(fā)生,因為電熔磚的所有尺度都是由于外觀硬化而固定的。因為電熔磚基礎(chǔ)的溫度變化超過了它在外觀上的變化。因此,當(dāng)中心部分堅持長度時,它須承受拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過數(shù)據(jù)木體在溫度下的強(qiáng)大抗拉強(qiáng)度時,產(chǎn)品內(nèi)部會出現(xiàn)裂紋,并根據(jù)溫差的大小,裂紋要么堅持在內(nèi)部,要么延伸到外部,成為可見的裂紋。這種裂紋通常被稱為熱裂紋。
此外,在冷卻析晶過程中,電熔鋯剛玉磚的熔體會因晶體轉(zhuǎn)化而發(fā)生較大的體積變化,尤其是1008年高溫立方晶系統(tǒng)℃斜鋯石轉(zhuǎn)化為單斜晶系時,會伴隨著較大的體積膨脹。
因此,除了電熔磚斷面上的熱裂紋外,我們有時還可以看到一些網(wǎng)狀裂紋,其中大部分是由斜鋯石晶體轉(zhuǎn)的應(yīng)力形成的。
因此,在選擇退火技術(shù)和制定退火標(biāo)準(zhǔn)時,須考慮以上兩個要素,防止電熔磚在冷卻和晶體分析過程中應(yīng)力過大,造成裂紋。
二、解決辦法
在鑄造電熔鋯剛玉磚的冷卻過程中,隨著ZrO2.從高溫立方晶系到低溫單斜晶系的晶型轉(zhuǎn)換,電熔磚的體積急劇膨脹。為防止產(chǎn)品因冷卻過快而開裂。因此,在結(jié)晶過程中應(yīng)加強(qiáng)保溫措施。通常,電熔鋯剛玉磚的保溫退火是將砂模放入保溫箱中,澆注保溫介質(zhì)時,將熔液注入砂模,然后放置在退火區(qū)自然退火。在操作過程中,應(yīng)盡量減少鑄件與退火保溫介質(zhì)之間的溫差,減慢冷卻速度,避免裂紋,控制產(chǎn)品的出口溫度,從而獲得結(jié)構(gòu)均勻、高溫性能提高的電熔鋯剛玉磚產(chǎn)品。鑒于異形磚和超寬,超大電熔磚的應(yīng)力分布不均勻,容易形成裂紋。在實際生產(chǎn)中,我們采取有針對性的輔助措施。采用活籃組型,注入熔液后放入千個保溫箱,后埋入適當(dāng)?shù)谋亟橘|(zhì)進(jìn)行保溫退火。退火速度保持在60℃/h左右。因此,電熔磚的裂紋趨勢明顯減少。
隨著玻璃熔窯技術(shù)進(jìn)步的加快,大多數(shù)熔窯正朝著保溫節(jié)能的方向發(fā)展。因此,對熔鑄鋯剛玉磚的外觀質(zhì)量要求越來越高,采用新的鑄造工藝只是一個時間問題。未來將有以下發(fā)展方向:
a,使用整體樹脂砂模
b,真空鑄造的實施。整體樹脂砂模具使產(chǎn)品的外觀質(zhì)量達(dá)到了一個新的水平。鑄件尺寸準(zhǔn)確,表面光滑,砂模具在室溫下硬化快,具有良好的高溫自潰瘍性能。真空鑄造工藝也達(dá)到了鑄件尺寸的準(zhǔn)確性,表面光滑光滑,可重復(fù)使用,無省資金。因此,該工藝應(yīng)盡可能推廣和應(yīng)用,并不斷改進(jìn)。