应用于高铝电子玻璃生产的熔窑结构的制作方法

本发明属于高铝玻璃生产
技术领域：
，涉及高铝玻璃生产设备，具体为应用于高铝电子玻璃生产的熔窑结构。
背景技术：
：电子玻璃程逐步上涨趋势，由于高铝盖板玻璃生产具有资金投入大、技术难度高等特点，全球仅有美国康宁、日本旭硝子、德国肖特和日本neg等少数几家企业能够稳定批量生产，整个产业处于高度垄断状态，中国作为全球pc、平板及智能手机生产大国，仅旭虹和南玻可小批量生产高铝盖板玻璃，整体上来说，在盖板玻璃基板的基础材料上却一直受制于国外，高铝玻璃熔点高，难以熔化澄清，产业安全及产业的长远发展受到了严重的限制。如果采用全氧窑炉生产高铝电子玻璃，容易出现气泡多、玻筋重、β-oh含量高等问题，会影响产成品率，及后加工性能。如果采用空气窑炉生产高铝电子玻璃，由于高铝玻璃熔点高，至少需要1610℃以上的高温，窑炉熔化部投料口、底层及池壁、熔化部碹顶、蓄热室及其碹顶均容易损坏，其中熔化部碹顶如采用传统的硅质材料，在高温下抗碱侵蚀差，受火焰及碱性物料的冲刷，产生烧损，影响生产连续性，窑炉寿命短；而且池壁如采用传统配置，高铝高碱玻璃液将对池壁侵蚀加剧，容易被侵蚀断裂，生产时造成锆、铝质耐火材料缺陷，投料口如没有护砖容易在生产后期产生断裂；蓄热室碹顶如采用传统的硅砖材质，则耐高温、高碱环境下，抗碱侵蚀极差，寿命极短，生产时需要定期进行修补，影响产品质量。技术实现要素：为了解决上述技术问题，本发明提供一种应用于高铝电子玻璃生产的熔窑结构，可熔制铝含量0～24％的高铝玻璃，满足低铁、高铝、超白、超薄电子玻璃的生产。本发明采取的技术方案是，一种应用于高铝电子玻璃生产的熔窑结构，包括熔化部，其前端设有投料壁，两侧均设有蓄热室，蓄热室与熔化部的侧壁之间通过小炉连通；熔化部的碹顶火焰区采用azs电熔锆刚玉砖和α-β刚玉砖，非火焰区胸墙采用α-β刚玉砖和β刚玉砖，蓄热室的碹顶为电熔镁砂砖，熔化部池壁和底部均为高锆砖。进一步地，熔化部的底部为双层铺面砖，铺面砖为高锆砖。进一步地，所述投料壁位于熔化部内部的下侧设有防护砖，防护砖层的厚度为投料壁厚度的1/2以上；高度为投料壁高度的1/3以上，材质选用同等配置的azs电熔锆刚玉砖。进一步地，所述蓄热室内部顶层格子砖为氧化铝格子砖，al2o3含量大于99.1wt％。优选地，顶层3-5层格子砖为氧化铝格子砖。进一步地，熔化部的碹顶火焰区为azs电熔锆刚玉砖和α-β刚玉砖，其中azs电熔锆刚玉砖使用面积占40-80％，优选60-80％；优选α-β刚玉砖，非火焰区胸墙采用α-β刚玉砖和β刚玉砖，其中α-β刚玉砖使用面积占30-90％，优选50～70％。进一步地，所述β刚玉砖al2o3含量为在92wt％以上。进一步地，所述α-β刚玉砖中al2o3含量为92～98wt％。进一步地，电熔镁砂砖mgo含量为95～99wt％。进一步地，所述高锆砖的zro2含量为90～97wt％。本发明还涉及所述的熔窑结构在高铝电子玻璃生产中的应用，所述的高铝玻璃中铝含量在24wt％以下。本发明具有以下有益效果：1、生产高铝玻璃需要较高的熔点，至少需要1610℃以上，为避免生产低铁、超白、高铝玻璃时无法提供高温熔化、高温澄清，高温燃烧的天然气经过小炉喷出，熔化部碹顶选用荷重软化温度较高的电熔砖，火焰空间温度最高可承受达1650℃的火焰高温，充分利用全氧窑炉高温燃烧性能，使用azs电熔锆刚玉砖和α-β刚玉砖，可以杜绝因熔化部碹顶侵蚀而掉落的结石，进而延长耐火材料的使用寿命；同时可以保证高温熔化、高温澄清、均化，继而提升电子玻璃质量；α-β刚玉砖可以耐较高温度(1670℃)，抗蠕变性能较好。2、通过在投料壁下侧设防护砖，减少池壁断裂倾向；高温的玻璃液对于熔化部池壁砖侵蚀较多，会产生大量结石和耐火材料气泡，熔化部的池壁和底部铺面砖采用高锆砖，有效杜绝熔化部池壁砖的侵蚀，耐高温低铁、超白、高铝玻璃液冲刷，延长窑炉使用寿命，减少结石、气泡缺陷产生，提高玻璃质量。因生产低铁、超白、超高铝的电子玻璃，透过率较高，整体的熔窑高温玻璃液在熔化部的垂直方向的流动性很强，火焰空间对熔窑底部的辐射和热传导相对较高，高温熔融的玻璃液可以对熔窑底部进行侵蚀，铺面砖使用双层，可以减缓或杜绝玻璃液的向下方向的渗透，减缓侵蚀速率，提高了窑炉的使用安全性能；同时具备保温作用可对窑炉内部进行保温，降低玻璃液渗漏危险。3、高温烟气经过小炉进入到蓄热室，使得蓄热室格子体顶层进行加热，温度可达1500℃，使用氧化铝格子体可以有效减缓高温蠕变，起到蓄热作用，高温烟气里含有配合料挥发的碱蒸汽对蓄热室碹顶进行化学反应，改变原有硅砖碹顶，选用碱性的电熔镁砂砖可以避免发生化学反应，同时还具有耐高温作用，可以减少因燃烧和蓄热时造成的结石缺陷，和蓄热室碹顶耐火材料烧损的情况发生。4、azs电熔锆刚玉砖和α-β刚玉砖、β刚玉砖具有高的荷重软化温度，良好的耐高温性能，以及优越的抗侵蚀性极大的减少了因耐火材料在高温下侵蚀而在玻璃液中形成结石、条纹等缺陷，为熔制高质量的高铝电子玻璃提供了作业条件，并大幅度的提升了窑炉使用寿命。在玻璃的熔制过程中熔化部的碹顶火焰区距加料口较近，该处的耐火材料除受到玻璃挥发物的侵蚀外还受到配合料的粉尘侵蚀，较大的破坏耐火材料。azs电熔锆刚玉砖有优越的抗侵蚀性能，其主要由α-刚玉、斜锆石的两个晶相和玻璃相组成。斜锆石除与α-刚玉共晶外，其余为游离的斜锆石，这两种晶相的抗侵蚀性都很好，而且两种晶相紧密结合，结构均匀致密，因而抗侵蚀性更强；azs电熔锆刚玉砖中的玻璃相受到高温侵蚀后形成溶解了一定量zro2的高黏度钠长石质玻璃，滞留在砖的表面，保护砖体，进一步的提高砖的抗侵蚀性能。α-β刚玉砖、β刚玉砖的矿物组成中具有低的玻璃相的特点，在使用时不会渗出而污染玻璃液，在非火焰区稍低的胸墙温度下，其抗侵蚀性能更加优越。附图说明图1本发明熔窑结构的俯视图。图2是图1的aa向视图。图3位图1的bb向视图。图4为表1中不同耐火材料进行模拟实验的效果图，图中每组砖做了两组。图5为表1中电熔镁砂砖与进口硅砖进行模拟试验54天后的照片。图中，投料壁1，熔化部碹顶2，熔化部底部铺面砖3，熔化部高温玻璃液4，小炉5，蓄热室6，熔化部池壁7，蓄热室碹顶8，蓄热室格子体顶层9。具体实施方式下面结合实施例，进一步阐明本发明。实施例1：如图1-3所示，本发明涉及一种应用于高铝电子玻璃生产的熔窑结构，包括熔化部，其前端设有投料壁，两侧均设有蓄热室，蓄热室与熔化部的侧壁之间通过小炉连通；熔化部的碹顶火焰区采用azs电熔锆刚玉砖和α-β刚玉砖，非火焰区胸墙采用α-β刚玉砖和β刚玉砖，蓄热室的碹顶为电熔镁砂砖，熔化部池壁和底部均为高锆砖。优选地，熔化部的底部为双层铺面砖，铺面砖为高锆砖。优选地，所述投料壁位于熔化部内部的下侧设有防护砖，防护砖层的厚度为投料壁厚度的1/2以上；高度为投料壁高度的1/3以上。优选地，所述蓄热室内部顶层格子砖为氧化铝格子砖，al2o3含量大于99.1wt％。优选地，熔化部的碹顶火焰区为azs电熔锆刚玉砖和α-β刚玉砖，其中azs电熔锆刚玉砖占40-80％，优选60-80％；优选α-β刚玉砖，非火焰区胸墙采用α-β刚玉砖和β刚玉砖，其中α-β刚玉砖占30-90％，优选50～70％。优选地，所述β刚玉砖al2o3含量为在92wt％以上。优选地，所述α-β刚玉砖中al2o3含量为92～98wt％。优选地，电熔镁砂砖mgo含量为95～99wt％。优选地，所述高锆砖的zro2含量为90～97wt％。为确保耐火材料的正常使用，通过将砌筑窑炉所接触的耐火材料进行烧蚀模拟实验，各材料烘烤后放入南、北蓄热室不同看火孔处进行模拟烧损实验，温度在1580-1630℃，含有钾钠碱蒸汽的高温封闭条件下进行，烧损试验历史54天，具体规格如下表1。烧损情况对比图如图4所示。表1实施例中所涉及的α-β刚玉砖性能指标见表2、azs电熔锆刚玉砖性能指标见表3，熔窑电熔刚玉砖性能指标见表4，表1中烧损试验中使用的azs电熔锆刚玉砖为33#电熔azs电熔锆刚玉砖，电熔镁砂砖性能指标见表5，氧化铝格子砖性能指标见表6，高锆砖性能指标见表7。表2表3表4表5项目镁砖mgo％95-98sio2％≤0.5fe2o3％≤0.6体积密度g/cm33.0～3.05荷重软化温度(0.2mpa,t0.6)℃≥1700显气孔率％≤16常温耐压强度mpa≥65热震稳定性(950℃，风冷)次≥15表6理化指标规格值显气孔率(％)≤21体积密度(g/cm3)3.13常温耐压强度(mpa)≥35荷重软化温度(2kg/cm3、t2、℃)＞1700sio2≤0.2al2o3≥99.1fe2o3≤0.15na2o≤0.4表7浇铸工艺无缩孔zro2％≥96sio2％≤5.5na2o％≤0.5斜锆石％≥94玻璃相％≤6冷压强度mpa≥350体积密度g/cm35.35另外，对azs电熔锆刚玉砖进行试验，将azs电熔锆刚玉砖33#、36#、41#分别制备成12*24*110mm样品，高铝玻璃和制备样以200℃/时升温置试验温度保温1小时，将搅拌支架落下，以5转/分钟在玻璃液中旋转24小时后提起，随炉冷却，切断测其侵蚀量，其检测结果如下表8所示。1)在1500℃*24h下的高铝高碱玻璃盖板中，电熔azs砖33#液面线处侵蚀0.39mm，1400℃约为15001℃的25％，在1300℃*24h下，没有侵蚀。2)在1500℃*24h下的高铝高碱玻璃盖板中，电熔azs砖36#液面线处侵蚀量约为33#的50％，在1300℃和1400℃*24h下，基本没有侵蚀。3)在1500℃*24h下的高铝高碱玻璃盖板中，电熔azs砖41#液面线处侵蚀量约为33#的20％，在1300℃和1400℃*24h下，基本没有侵蚀。表8本发明还涉及所述的熔窑结构在高铝电子玻璃生产中的应用，所述的高铝玻璃中al2o3含量在24wt％以下。具体操作时，配合好的原料经投料壁进入到熔化部内，投料壁下侧因有护砖的作用，会减缓投料口池壁的倾斜和侵蚀，在火焰区由于高铝、高碱物料在高温中熔化，池壁砖的三相线处会侵蚀严重，会产生大量耐火材料气泡，锆质、铝质结石和铝硅质玻筋，选用高锆砖材可以有效杜绝熔化部池壁砖的侵蚀，提升窑炉使用寿命和电子玻璃质量。因生产高铝玻璃需要较高的熔点至少大于1610℃，高温燃烧的天然气经过小炉喷出，熔化部碹顶由于选用荷重软化温度较高的电熔砖，火焰空间温度最高可承受达1650℃的火焰高温，可以杜绝因熔化部碹顶侵蚀而掉落的结石，进而延长砖材使用寿命；同时可以保证高温熔化、高温澄清、均化，继而提升电子玻璃质量。高温烟气再次经过小炉进入到联通蓄热室，使得蓄热室格子体顶层进行加热，温度可达1550℃以上，使用纯氧化铝格子体可以有效解决高温蠕变，起到蓄热及抗侵蚀作用，高温烟气里含有配合料挥发的碱蒸汽对蓄热室碹顶进行化学反应，改变原有硅质碹顶，选用碱性的电熔镁砂砖可以避免发生化学反应，同时还具有耐高温作用，可以减少因燃烧和蓄热时造成的结石缺陷，和蓄热室碹顶耐火材料烧损的情况发生。因生产低铁、超白、超高铝的电子玻璃，透过率较高，整体的熔窑高温玻璃液在熔化部的垂直方向的流动性很强，火焰空间对熔窑铺面砖的辐射和热传导相对较高，高温熔融的玻璃液可以对熔窑铺面砖进行侵蚀，选用多层铺面砖可以减缓或杜绝玻璃液的向下方向的渗透，提高了窑炉的使用安全性能。通过对全氧窑与空气窑的优点结合，可以生产出铝含量高达13-24％的低铁、超白、高铝、超薄的电子玻璃。目前本发明涉及的熔窑结构已经运行1.5年，窑炉各部位结构及耐火材料运行正常，该窑炉中碹顶火焰区azs电熔锆刚玉砖和α-β刚玉砖使用面积比为70：30，非火焰区胸墙α-β刚玉砖和β刚玉砖使用面积比为60：40。如熔化部碹顶、胸墙、池壁、池底正常，蓄热室碹顶、墙体、格子体运行正常，采用上述结构进行低铁、超白、高铝、超薄的电子玻璃生产，产品性能良好，达到国际先进水平，相关性能指标见下表9和表10。表9表10当前第1页12