基板玻璃窯爐電熔高鋯磚關(guān)鍵性能研究

電熔高鋯磚作為基板玻璃氣電混合窯爐池壁及池底的主流應(yīng)用材料，隨著高世代基板玻璃引出量增大，流速增大對(duì)池壁及池底的沖刷作用加劇，因此窯爐電熔高鋯磚在玻璃熔化過程中不可避免地受到高溫玻璃液的侵蝕及窯爐各種電化學(xué)氣氛的侵蝕，造成窯爐壽命降低，所以研究窯爐用電熔高鋯磚的關(guān)鍵性能指標(biāo)如熱膨脹性能、體積電阻率、抗玻璃液侵蝕性能及發(fā)泡性能，對(duì)窯爐升溫過程的膨脹管理，延長(zhǎng)窯爐壽命及電熔高鋯磚的選材、工藝制定方面都有著非常重要的應(yīng)用價(jià)值。本文通過設(shè)計(jì)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試過程，對(duì)兩種不同型號(hào)電熔高鋯磚熱膨脹率、體積電阻率、抗玻璃液侵蝕及發(fā)泡等關(guān)鍵性能進(jìn)行測(cè)試對(duì)比研究，選出性能最優(yōu)的電熔高鋯磚材料為產(chǎn)線窯爐的高效穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)支撐。1、關(guān)鍵性能研究（1）熱膨脹率將A和B兩種電熔高鋯磚材料加工為矩形結(jié)構(gòu)，測(cè)量初始狀態(tài)下樣品的尺寸，從常溫以6℃/min升溫至1600℃，升溫過程每間隔100℃測(cè)量一次樣品尺寸，計(jì)算不同溫度下樣品體積和體積膨脹率。不同溫度下的體積膨脹率如圖1所示。圖1兩種電熔高鋯磚材料膨脹率對(duì)比從圖1可知，兩種材料在1100℃以前體積膨脹率均呈上升趨勢(shì)，高點(diǎn)達(dá)0.7%左右，在1100℃以后A材料體積收縮拐點(diǎn)首先出現(xiàn)，在1200℃達(dá)低點(diǎn)0.22%，B材料在約1240℃體積收縮率達(dá)低點(diǎn)，約0.08%，通過測(cè)試對(duì)比，兩種電熔材料A、B的升溫?zé)崤蛎涄厔?shì)基本相同。（2）體積電阻率將兩種電熔高鋯磚材料A和B外形加工為圓柱狀，圓柱兩端接入鉑金端子，鉑金端子再接入鉑金導(dǎo)線然后將樣品兩端的鉑金導(dǎo)線接入直流雙臂電橋，固定好測(cè)試裝置后置于高溫井式爐中，以6℃/min的升溫速率升溫至1600℃，升溫過程中測(cè)量不同溫度下兩種電熔材料對(duì)應(yīng)的電阻值，然后計(jì)算不同溫度下兩種電熔材料的高溫體積電阻率，曲線如圖2所示。圖2兩種電熔高鋯磚材料高溫體積電阻率從圖2可以看出，B材料的體積電阻率在1200~1600℃區(qū)間內(nèi)整體較A材料高。不同溫度下玻璃液高溫體積電阻率見圖3。圖3不同溫度下玻璃液高溫體積電阻率由圖3可知，玻璃液在1600℃時(shí)電阻率約為100Ω·cm，B材料在1600℃電阻率約為240Ω·cm，A材料在1600℃電阻率約為120Ω·cm，考慮電熔高鋯磚在正常使用時(shí)與玻璃液可能產(chǎn)生阻值交換造成窯爐加電過程電流偏移，因此B材料在高溫段的體積電阻率更符合產(chǎn)線運(yùn)行的理論要求。（3）抗侵蝕性能將兩種電熔高鋯磚材料A和B加工為12mm×24mm×105mm的外形尺寸，按照?qǐng)D4所設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)方法將樣品加工為所需尺寸后固定于玻璃液中，將測(cè)試電熔材料抗玻璃液侵蝕的裝置置于高溫爐中以6℃/min的升溫速率升溫至1650℃下保持恒溫狀態(tài)72h，之后隨爐冷卻，測(cè)量?jī)煞N電熔材料與玻璃液直接接觸面深度方向上的尺寸變化，考察兩種電熔材料A和B在侵蝕前后的深度變化，測(cè)試結(jié)果如表1所示。圖4電熔高鋯磚抗侵蝕性能評(píng)價(jià)方法表1兩種材料抗玻璃液侵蝕結(jié)果從表1可知，兩種電熔材料抗玻璃液侵蝕速度基本一樣，與玻璃液高溫作用過程中具有同等的耐玻璃液侵蝕性能。（4）發(fā)泡性能將兩種電熔高鋯磚材料A和B加工為5mm×20mm×20mm的薄片狀，薄片上表面放置基板玻璃碎片后，按照?qǐng)D5所設(shè)計(jì)的電熔高鋯磚發(fā)泡性能評(píng)價(jià)方法，置于高溫爐中以6℃/min的升溫速率升溫至1600℃下保溫2h，然后隨爐冷卻，考察兩種材料上表面1mm以上的發(fā)泡個(gè)數(shù)，測(cè)試結(jié)果如表2所示。圖5電熔高鋯磚發(fā)泡性能評(píng)價(jià)方法表2兩種材料表面玻璃液發(fā)泡結(jié)果從表2可知，兩種電熔高鋯磚材料的發(fā)泡個(gè)數(shù)A材料＞B材料，與基板玻璃液高溫接觸時(shí)B材料的發(fā)泡性能更優(yōu)。2、結(jié)論通過設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方法，測(cè)試兩種電熔高鋯磚材料A和B的熱膨脹率、體積電阻率、抗玻璃液侵蝕性能及發(fā)泡性能，通過對(duì)比研究，結(jié)果表明：A材料和B材料的升溫過程熱膨脹曲線基本相同，利于產(chǎn)線升溫過程中的膨脹管理；B材料的體積電阻率在1200~1600℃區(qū)間內(nèi)整體較A材料高，與玻璃液在此溫度區(qū)間不存在阻值交互點(diǎn)；A和B兩種電熔材料具有同等的耐玻璃液侵蝕性能；高溫狀態(tài)下A和B兩種電熔高鋯磚材料