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锆刚玉砖(zirconia-corundum refractory brick)利用工业氧化铝粉和精选锆英石砂为原料,制成的ZrO2含量为33%~41%的耐火制品。锆刚玉砖主要用于玻璃工业池窑。
简史 1926年富尔歇尔G.S.Fulcher在电熔莫来石内加入10%~60%ZrO2。为了达到提高浇铸能力减少废品的目的1939年菲尔德(T.E.Field)认识到含氧化锆的熔铸砖比电熔莫来石砖更耐玻璃液侵蚀是提高玻璃池窑寿命的理想材料。
1956年苏联布德尼科夫等人首先发表关于ZrO2-Al2O3-SiO2三元系相图的研究结果。当组成为Al2O3 53%、ZrO2 30%、SiO2 17%时有一共熔点其共熔温度为1675℃±10℃。1975年联邦德国西弗尔斯(G.Cevals)重新研究后作了修改共熔温度在1685℃±10℃组成为Al2O3 50.9%、ZrO2 32.8%、SiO2 16.3%。证实工业上大量生产的33号熔铸砖的组成就在共熔点附近分子式相当于ZrO2-2Al2O3-SiO2简称为AZS熔铸砖。
1958年法国格罗里埃巴隆(GrollierT.Baron0、戈丹(J.Gaudin)发布了电熔氧化锆的专利技术降低了制品内碳的含量从而减少玻璃制品中气泡或线痕等缺陷。
1960年苏联在埃里温电熔耐火材料厂试制出第一批BAKOP-33型AZS熔铸砖试用于弋尔玻璃厂。
日本东芝电兴株式会社于1958年开始研究电熔浇铸砖。1966年该公司与美国碳化硅公司合资经营改名为东芝MONOFRAX公司1971 年开始建设神崎工场。1966年日本旭硝子公司从法国西普公司(Sepr)引进电熔锆刚玉砖生产技术生产的品种有ZB1681、ZB1691、ZB1710。
美国于1961年研制烧结锆刚玉砖。中国于20世纪60年代开始生产熔铸莫来石砖;1966年研制生产30号AZS电熔砖;1989年用氧化法生产33号及41号熔铸AZS砖和捣打料。
性能 锆刚玉砖的性能取决于氧化锆含量其理化性能见表。
常温下熔铸锆刚玉砖的导热性较好随温度升高而变差但温度超过1000℃又好转。烧结锆刚玉砖因气孔率较高、组织结构均匀所以导热性比熔铸砖低且随温度升降波动甚微。锆刚玉砖包括熔铸砖和烧结砖的电阻率随温度的上升而下降线膨胀率具有可逆转变的特征图(1)。
制造工艺 包括AZS电熔砖和AZS烧成砖两种。
AZS电熔砖制造工艺 将精选的锆英石砂和工业氧化铝粉按1:1配合外加少量Na2O以碳酸钠的形式加入、B2O3以硼酸或硼砂的形式加入熔剂混合均匀经1800~1900℃熔化后浇铸成型可制得含ZrO2≥33的电熔砖。在此基础上采用部分脱硅锆英石砂作原料可制得含ZrO2 36%~41%的熔铸砖。其工艺流程见图(2)。
生产AZS电熔砖时熔融后期需用长弧或吹氧除碳操作浇铸时采用大容积冒口热补浇注用倾斜法或深铸法调整铸件容重和缩孔部位。
AZS烧成砖制造工艺 生产AZS烧成砖所用的锆英石精矿中ZrO2含量应在65%以上TiO2、Fe2O3和CaO合量应小于1%。将锆英石细粉与工业氧化铝细粉或特级高铝矾土细粉充分混合压成荒坯经高温煅烧制成熟料。该熟料经破碎、粉碎、配料、成型、干燥并在1000℃左右的温度下烧成可制造AZS烧成电熔砖。其制造工艺流程见图3。
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