玻璃窑炉上部结构用熔铸锆刚玉砖除经受玻璃窑炉高温负荷之外,同时还要抵御来自玻璃配合料的飞料和特殊玻璃组成中挥发物的物理冲刷和化学侵蚀。因而,在材料的开发过程中应当对材料的玻璃相渗出行为、渗出量重点加以考虑。对玻璃窑炉上部结构用熔铸锆刚玉砖的研制必须进行材料合理设计,控制其成分和组织结构,控制其生产制造工艺,以达到开发具有较低玻璃相含量与渗出量的低渗出熔铸锆刚玉砖的目的。

　　熔铸锆刚玉砖中,SiO2、Na2O是玻璃相的主要成份,决定着熔铸锆刚玉砖中玻璃相的含量,减少SiO2和Na2O含量则可以降低玻璃相的含量,从而降低玻璃相的渗出量。同时,Fe2O3和TiO2杂质成份,以及熔化浇铸过程中石墨电极、树脂砂型的渗碳污染,在高温下氧化会驱动材料中玻璃相的渗出。因此,在料方设计中,要降低SiO2和2Na2O含量、控制Fe2O3、TiO2杂质带入;同时,在生产制造过程中,要优化生产工艺,减少石墨电极、树脂砂型的渗碳污染。

　　基于以上低渗出熔铸锆刚玉砖的使用需求,我们设计试验料方见表1。

　　表1低渗出熔铸锆刚玉砖设计试验料方/%

　　根据设计料方组成范围,确定多个配料组合进行小批量试验浇铸,确认生产工艺,出箱后取样进行测试,测试结果见表2。

　　表2小批量试验浇铸测试结果/%

　　从表中可以看出,低渗出熔铸锆刚玉砖其化学主成份点仍归属Al2O3·ZrO2·SiO2三元相图中,但由于降低了玻璃相主成份的含量及控制杂质带入,玻璃相渗出量低。材料结晶固化形成晶体镶嵌结构,有利于减少玻璃相的渗出量,从而减少料中碱、硼等活性挥发物通过玻璃相向砖体扩散,进行化学置换、交替作用,从而减少对材料的蚀损,有助于提高玻璃窑炉的使用寿命。