一種適宜玻璃窯爐使用的耐火材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種一種適宜玻璃窯爐使用的耐火材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往的玻璃窯爐用耐火材料大致分為燒結(jié)耐火材料和熔融耐火材料。燒結(jié)耐火材料因氣孔率一般在10%左右，用于玻璃窯時易發(fā)生氣泡和骨材脫離，而導(dǎo)致玻璃制品產(chǎn)生氣泡、砂粒(骨材脫離后程顆粒狀進(jìn)入玻璃制品而形成的缺陷)等缺陷，所以不能用于玻璃窯的重要部位；一般高氧化鋯燒結(jié)耐火材料，氧化鋯在900°C和1200°C之間發(fā)生單斜晶和正方晶的相轉(zhuǎn)變，因此，添加Y203、MgO和CaO等穩(wěn)定劑，以避免其相轉(zhuǎn)變，將這樣含有穩(wěn)定劑的高氧化鋯燒結(jié)耐火材料使用在玻璃窯爐上時，穩(wěn)定劑溶解于玻璃中，穩(wěn)定氧化鋯變化成非穩(wěn)定氧化鋯，相轉(zhuǎn)變繼續(xù)發(fā)生，而導(dǎo)致組織脆弱，發(fā)生玻璃內(nèi)出現(xiàn)砂粒等缺陷，因此，含有穩(wěn)定劑的高氧化鋯系列燒結(jié)耐火材料在玻璃窯爐上不能應(yīng)用。熔融耐火材料是用電爐熔融、充分均化的耐火材料熔液，澆鑄于砂型，冷卻固化后成為組織致密、結(jié)晶發(fā)達(dá)的耐火制品。氧化鋯含量較高的熔融耐火材料，其耐蝕性良好，適合用于玻璃熔融窯中；該類耐火材料大體分為氧化鋯含量33?41%的A1203 -Zr02 -Si02系列的熔融耐火材料和氧化鋯含量85?95%的高氧化鋯系列熔融耐火材料。高氧化鋯系列熔融耐火材料具有更好的耐蝕性，對玻璃料液污染性低，近年來在高品質(zhì)玻璃窯爐中得到了普及應(yīng)用。但現(xiàn)有高氧化鋯系列耐火材料因為含有的玻璃相比電熔鋯剛玉(AZS)少，鑄造時冷卻速度不同，有部分出現(xiàn)氣孔率高的年輪狀組織的缺點，從該部分有時出現(xiàn)發(fā)泡等缺點。該方法，兇原料粒度粗而不能制造出結(jié)構(gòu)致密的高氧化鋯燒結(jié)耐火材料，與高氧化鋯質(zhì)熔融耐火材料相比在耐玻璃液侵蝕方面還有不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種適宜玻璃窯爐使用的耐火材料及其制備方法，制造出的高氧化鋯質(zhì)燒結(jié)耐火材料產(chǎn)品致密度高，耐蝕性強，對玻璃料液的污染性低，適合應(yīng)用于玻璃窯爐上。
[0004]本發(fā)明所述的高氧化鋯質(zhì)耐火材料的制備方法，包括配料、成型和燒成，其特征在于配料重量百分組成為:80-90%以氧化鋯質(zhì)熔融再固化物單晶系列Zr02為主要成分的粉碎物和余量的氧化鋁粉末。氧化鋯質(zhì)熔融再固化物是指電熔X950非穩(wěn)定氧化鋯。
[0005]為了保證高氧化鋯質(zhì)耐火材料的特性，氧化鋯質(zhì)熔融再固化物單晶系列Zr02為主要成分的粉碎物的化學(xué)重量百分組成控制為:Zr02 85?95%、Si02 5?15%，余量為不可避免的礦物雜質(zhì)。氧化鋯質(zhì)熔融再固化物單晶系列Zr02為主要成分的粉碎物可自行合成，也可以直接購買，氧化鋁粉末有市售產(chǎn)品，直接購買即可。
[0006]將配料混合球磨至物料粒徑D50達(dá)到5-15um，有利于獲得良好的致密性，無龜裂，降低氣孔率，在5%以下，增強耐蝕性，降低對玻璃料液的污染性。球磨物料粒徑D50控制方式是行業(yè)上都知道的粉碎細(xì)度表達(dá)方式，意思是50%的顆粒粒徑在D50數(shù)值范圍之內(nèi)。
[0007]球磨采用濕式球磨方式，采用聚酯橡膠球磨內(nèi)襯，使用氧化鋯成分在90%以上的鋯質(zhì)研磨球，研磨介質(zhì)多采用水，也可以是其它的研磨介質(zhì)，如酒精等。
[0008]將球磨后的配料進(jìn)行噴霧干燥獲得噴霧粒料，粒徑小于0.5mm適宜，根據(jù)成型要求，控制干燥水份，常規(guī)要求即可，無特殊要求，一般在0.5%以下。然后將粒料填充于橡膠模具中進(jìn)行等靜壓成型得半成品，成型壓力為150?300MPa。
[0009]將成型后的半成品在110?200°C的溫度下烘干，再進(jìn)行高溫?zé)伞榱吮苊庋趸唵涡本Ш驼骄Ь嚅g轉(zhuǎn)變帶來的較大的體積變化造成的不利影響，在晶相轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)溫度變化要控制緩慢一些，燒成制度控制如下:
50 ?1000°C0.3 ?0.5°C/min:
1000 ?120(TC 0.1 ?0.2 V /min:
1200 ?ΙΟΟΟ? 0.8 ?1.(TC/min;
1600 ?120(TC 0.7 ?1.(TC/min:
1200 ?100(TC 0.1 ?0.2°C/min;
1000 ?50°C0.3 ?0.5°C /min。
[0010]將燒成后的產(chǎn)品進(jìn)行后整理，如切割、研磨等處理后，得成品。
[0011]經(jīng)反復(fù)分析研究和多次試驗、檢測證明，本發(fā)明確定的技術(shù)方案能夠獲得良好性能的燒結(jié)耐火材料，組織均勻致密，無裂紋，氣孔率低，耐蝕性好，適宜玻璃窯爐使用，不易發(fā)生玻璃中的砂粒等缺陷，可提高玻璃生產(chǎn)的合格率和延長玻璃窯爐的使用壽命。本發(fā)明制備方法生產(chǎn)的耐火材料產(chǎn)品也可以應(yīng)用其它適宜的場合和領(lǐng)域。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0013]實施例1
本發(fā)明所述的一種適宜玻璃窯爐使用的耐火材料及其制備方法，按照下列要求進(jìn)行:
(1)配料所用原料的化學(xué)重量百分組成:
高氧化鋯質(zhì)熔融再固化物:Zr0291.5%、Si02 6.7%、A12 03 0.95%、Na20 0.75%。(a_Al203)氧化鋁粉末:A1203 98.60%、Na20 L 40%。
[0014](2)球磨:將原料按照93%以氧化鋯質(zhì)熔融再固化物單晶系列Zr02為主要成分的粉碎物和余量的氧化鋁粉末進(jìn)行配料，將配料放入超微細(xì)濕式球磨機中進(jìn)行攪拌混合粉碎，粉碎粒度控制D50達(dá)到3.0um。
[0015](3)造粒:將濕式球磨得到的泥漿通過噴霧造粒機進(jìn)行脫水造粒，造粒料粒徑控制小于0.4mm,造粒后的粒料水粉控制為0.4%。
[0016](4)等靜壓成型:把造粒料填充到橡膠模具中進(jìn)行等靜壓成型制成半成品，成型壓力為220MPa。
[0017](5)烘干:將半成品在110?150°C的干燥爐中烘干。
[0018](6)燒成制度為:
50 ?1000°C0.35°C /min:
1000 ?1200°C 0.rC/min: 1200 ?1000°C 1.0°C /min;
1600 ?1200°C 1.0°C /min:
1200 ?1000°C 0.2°C /min;
1000 ?50°C0.3°C /min。
[0019](7)后整理:將燒成后的制品進(jìn)行切割、研磨制得成品。
[0020]實施例2
本發(fā)明所述的一種適宜玻璃窯爐使用的耐火材料及其制備方法，按照下列要求進(jìn)行:
(1)配料所用原料的化學(xué)重量百分組成:
高氧化鋯質(zhì)熔融再固化物:Zr0291.2%、Si02 6.8%、Al2 03 0.94%、Na20 0.5%。(a -A1203)氧化鋁粉末:A1203 98.70%、Na20 0.92%。
[0021](2)球磨:將原料按照90%以氧化鋯質(zhì)熔融再固化物單晶系列Zr02為主要成分的粉碎物和余量的氧化鋁粉末進(jìn)行配料，將配料放入超微細(xì)濕式球磨機中進(jìn)行攪拌混合粉碎，粉碎粒度控制D50達(dá)到7.8um。
[0022](3)造粒:將濕式球磨得到的泥漿通過噴霧造粒機進(jìn)行脫水造粒，造粒料粒徑控制小于0.35mm，造粒后的粒料水粉控制為0.5%。
[0023](4)等靜壓成型:把造粒料填充到橡膠模具中進(jìn)行等靜壓成型制成半成品，成型壓力為200MPa。
[0024](5)烘干:將半成品在140?170°C的干燥爐中烘干。
[0025](6)燒成制度為:
50 ?1000°C0.4°C /min:
1000 ?1200°C 0.15°C /min:
1200 ?1000°C 0.85°C /min;
1600 ?1200°C 0.9°C /min:
1200 ?1000°C 0.13°C /min;
1000 ?50°C0.42°C /min。
[0026](7)后整理:將燒成后的制品進(jìn)行切割、研磨制得成品。
[0027]實施例3
本發(fā)明所述的一種適宜玻璃窯爐使用的耐火材料及其制備方法，按照下列要求進(jìn)行:
(1)配料所用原料的化學(xué)重量百分組成:
高氧化鋯質(zhì)熔融再固化物:Zr0289.8%、Si08.4%、A1203 0.95%、Na20 0.4%。(a - A1203)氧化鋁粉末:A1203 98.35%、Na20 1.32%。
[0028](2)球磨:將原料按照87%以氧化鋯質(zhì)熔融再固化物單晶系列Zr02為主要成分的粉碎物和余量的氧化鋁粉末進(jìn)行配料，將配料放入超微細(xì)濕式球磨機中進(jìn)行攪拌混合粉碎，粉碎粒度控制D50達(dá)到5um。
[0029](3)造粒:將濕式球磨得到的泥漿通過噴霧造粒機進(jìn)行脫水造粒，造粒料粒徑控制小于0.3mm，造粒后的粒料水粉控制為0.35%。
[0030](4)等靜壓成型:把造粒料填充到橡膠模具中進(jìn)行等靜壓成型制成半成品，成型壓力為ISOMPa。
[0031](5)烘干:將半成品在130?190°C的干燥爐中烘干。
[0032](6)燒成制度為:
50 ?1000°C0.5°C /min:
1000 ?1200°C 0.2°C /min:
1200 ?1000°C 0.75°C /min;
1600 ?1200°C 0.92°C /min:
1200 ?1000°C 0.13°C /min;
1000 ?50°C0.42°C /min。
[0033](7)后整理:將燒成后的制品進(jìn)行切割、研磨制得成品。
【主權(quán)項】
1.一種適宜玻璃窯爐使用的耐火材料及其制備方法，包括配料、成型和燒成，其特征在于配料重量百分組成為:80-90%以氧化鋯質(zhì)熔融再固化物單晶系列Zr02為主要成分的粉碎物和余量的氧化鋁粉末。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適宜玻璃窯爐使用的耐火材料及其制備方法，其特征在于氧化鋯質(zhì)熔融再固化物單晶系列Zr02為主要成分的粉碎物的重量百分組成為:Zr02 85?95%、Si02 5 ?15%ο3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適宜玻璃窯爐使用的耐火材料及其制備方法，其特征在于將配料混合球磨至粒徑D50達(dá)到5_15um。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適宜玻璃窯爐使用的耐火材料及其制備方法，其特征在于成型后的耐火材料的燒成制度為: 50 ?1000°C 0.3 ?0.5°C/min: 1000 ?120(TC 0.1 ?0.2 V /min: 1200 ?ΙΟΟΟ? 0.8 ?1.(TC/min; 1600 ?120(TC 0.7 ?1.(TC/min: 1200 ?100(TC 0.1 ?0.2°C/min; 1000 ?50°C 0.3 ?0.5°C /min。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適宜玻璃窯爐使用的耐火材料及其制備方法，其特征在于成型方法采用等靜壓成型方法。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適宜玻璃窯爐使用的耐火材料及其制備方法，其特征在于等靜壓成型所用粉料為配料球磨后的噴霧干燥粒料。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適宜玻璃窯爐使用的耐火材料及其制備方法，其特征在于噴霧干燥粒料的粒徑小于0.8_。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的適宜玻璃窯爐使用的耐火材料及其制備方法，其特征在于等靜壓成型的成型壓力為150?300MPa。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適宜玻璃窯爐使用的耐火材料及其制備方法，包括配料、成型和燒成，其配料重量百分組成為：80-90%以氧化鋯質(zhì)熔融再固化物單晶系列ZrO2為主要成分的粉碎物和余量的氧化鋁粉末，配料混合球磨至粒徑D50達(dá)到5-15um，噴霧干燥造粒，采用等靜壓成型方法，在氧化鋯單斜晶和正方晶晶相間轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)溫度變化速度嚴(yán)格緩慢控制。本發(fā)明確定的技術(shù)方案能夠獲得良好性能的燒結(jié)耐火材料，組織均勻致密，無裂紋，氣孔率低，耐蝕性好，適宜玻璃窯爐使用，不易發(fā)生玻璃中的砂粒等缺陷，可提高玻璃生產(chǎn)的合格率和延長玻璃窯爐的使用壽命。
【IPC分類】C03B5/43, C04B35/66
【公開號】CN105347813
【申請?zhí)枴緾N201410412505
【發(fā)明人】張磊
【申請人】青島煒燁鍛壓機械有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2014年8月21日