玻璃窑炉流料嘴砖及其制备方法与流程

本发明涉及高温材料，尤其涉及玻璃窑炉流料嘴砖及其制备方法。

背景技术：

1、特种玻璃管状制品是重要的无机材料，广泛应用于医疗、电子、国防军工、民用等诸多领域。目前制造特种玻璃管状制品的玻璃窑炉所用的流料嘴砖均为电熔锆刚玉材质,英文缩写azs,其牌号有azs-33#、azs-36#、azs-41#。牌号的含义：a-ai2o3，z-zro2,s-sio2,号码（33#、36#、41#）表示各牌号的二氧化锆百分含量。目前，应用较多的料嘴砖材质为azs-33#。

2、电熔锆刚玉料嘴砖是用工业氧化铝和锆英砂（含zro2：65%左右，sio2：34%左右），外加部分纯碱na2co3,经电弧炉熔融、铸造而成。该砖的物相组成为：刚玉、斜锆石、刚玉斜锆石共晶体、玻璃相。因砖中约有15%左右的低熔点玻璃相存在，故在高温工况环境下，砖中玻璃相不断向砖的表面析出，并与流动的高温玻璃液进行不间断的物理冲刷，砖体内部结构出现空洞，进而高温玻璃液由砖体表面逐步向内部渗透、侵蚀，由渗透层逐步成为变质层后，便脱落流失于玻璃液中，在玻璃液对砖的物理冲刷和化学侵蚀的双重作用下，致使砖体的玻璃液通道的宽度尺寸变大，当宽度尺寸增加10毫米左右时，玻璃液流量失控，砖体报废，需要更换新的料嘴砖，造成检修停产损失，加大玻璃企业生产成本。

3、为降低玻璃相溶出，本领域的技术人员研究出现有技术1，一种零玻璃相渗出的熔铸锆刚玉耐火砖（202010659684.1），具体公开了al2o3占59.6～65.9%、zro2占15.1～17.7%、sio2占16.4～17.2%、na2o 占2.2～2.5%、fe2o3与tio2合计占0.2%，在熔铸锆刚玉中sio2构成了玻璃相的主体，直接决定玻璃向的数量，而na2o则影响玻璃相的粘度，减少化学成分中的sio2和na2o的含量，可以降低材料内部玻璃相的数量，改善玻璃相的质量，从而降低玻璃相的渗出量，然而其依然属于熔铸锆刚玉砖，其硅钠合量高达17.3%—20.2%，该体系中玻璃相仍然居高不下。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种工作层材质没有低熔点的玻璃相，二氧化锆含量高，烧结温度高的玻璃窑炉流料嘴砖及其制备方法。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：一种玻璃窑炉流料嘴砖，包括内层工作层以及外层保护层，所述工作层的厚度占比为30%-40%，所述保护层的厚度占比为60-70%；

3、所述工作层由以下重量百分比的原料制成，zro2 70-90wt%、α-al2o3 4-20wt%、al2o3 2-5wt%、sio2 1-3wt%、y2o3 1-3wt%、mgo 1-3wt%；

4、所述保护层由以下重量百分比的原料制成，α-al2o3 10-20wt%、 al2o3 5-8wt%、sio2 2-4wt%、莫来石晶体70-80wt%。

5、进一步地，所述zro2为纯度不低于95%的稳定锆粉，粒度为2um-74um。

6、进一步地，所述α-al2o3纯度不低于98%，粒度为2um-74um。

7、进一步地，所述al2o3纯度不低于98%，粒度为2um-10um。

8、进一步地，所述sio2纯度不低于95%，粒度为2um-10um。

9、进一步地，所述y2o3纯度不低于98%，粒度为2um-10um。

10、进一步地，所述mgo纯度不低于98%，粒度为2um-10um。

11、进一步地，所述莫来石晶体中al2o3、sio2、k20三者的总含量不低于98wt%，粒度为2um-74um。

12、一种玻璃窑炉流料嘴砖制备方法，包括以下步骤：

13、步骤一，工作层制坯，将zro2 70-95wt%、α-al2o3 15-20wt%、al2o3 3-5wt%、sio2 2-4wt%、y2o3 3-5wt%、mgo 2-4wt%混合，注入工作层模具腔中，振实，得到工作层坯料；

14、步骤二，工作层定型，将工作层坯料自然干燥，然后加热至120℃，恒温保持24h，得到工作层定型料；

15、步骤三，工作层烧成，升温至1550-1590℃，烧结15-20h，得到工作层预制件；

16、步骤四，整砖制坯，将工作层预制件放入整砖模具中，将α-al2o3 10-15wt%、al2o35-8wt%、sio2 2-4wt%、莫来石晶体70-80wt%注入整砖模具的模腔中，振实，得到整砖坯料；

17、步骤五，整砖定型，将整砖坯料自然干燥，然后加热至120℃，恒温保持24h，得到整砖定型料；

18、步骤六，整砖烧成，升温至1200-1300℃，烧结10-15h，得到玻璃窑炉流料嘴砖。

19、本发明的有益效果在于：工作层材质没有低熔点的玻璃相，二氧化锆含量高，烧结温度高，故抗侵蚀性能远优于电熔azs，熔铸锆刚玉砖的玻璃相来源是sio2、na2o一定温度下的反应产物，因此熔铸锆刚玉砖含有约20wt%左右的玻璃相，目的是熔铸砖在制砖过程中防止制品开裂所采取的不得已措施，本申请配料体系中由于sio2、na2o组分含量非常低且属烧结法生产，制品中几乎不存在玻璃相，所以本申请制品的工作层具有优良的抗玻璃液侵蚀性能，二氧化锆是抗玻璃液侵蚀的主体，制品中二氧化锆含量的高低决定了制品抗玻璃液侵蚀能力的强弱，熔铸锆刚玉砖二氧化锆含量是33wt%，而本申请的工作层二氧化锆含量是70-90wt%，烧结温度是促进工作层固相反应和晶相发育、成长的动力源，本申请工作层是根据各材料组分、性质，经多次试验确定的适宜烧结温度1550-1590℃，从而保证制品的最佳指标、性能，保护层是料嘴砖的非工作部位，不接触玻璃液，起到衬托、保护工作层的作用，制作成本较低，所以复合型料嘴砖的总体成本略高于电熔azs，基于上述复合型料嘴砖的独特性能，相对于电熔azs料嘴砖，使用寿命长，对于降低玻璃企业成本、节约资源、提高企业和社会效益将起到很重要的作用。

技术特征：

1.一种玻璃窑炉流料嘴砖，其特征在于，包括内层工作层以及外层保护层，所述工作层的厚度占比为30%-40%，所述保护层的厚度占比为60-70%；

2.根据权利要求1所述的玻璃窑炉流料嘴砖，其特征在于，所述zro2为纯度不低于95%的稳定锆粉，粒度为2um-74um。

3.根据权利要求1所述的玻璃窑炉流料嘴砖，其特征在于，所述α-al2o3纯度不低于98%，粒度为2um-74um。

4.根据权利要求1所述的玻璃窑炉流料嘴砖，其特征在于，所述al2o3纯度不低于98%，粒度为2um-10um。

5.根据权利要求1所述的玻璃窑炉流料嘴砖，其特征在于，所述sio2纯度不低于95%，粒度为2um-10um。

6.根据权利要求1所述的玻璃窑炉流料嘴砖，其特征在于，所述y2o3纯度不低于98%，粒度为2um-10um。

7.根据权利要求1所述的玻璃窑炉流料嘴砖，其特征在于，所述mgo纯度不低于98%，粒度为2um-10um。

8.根据权利要求1所述的玻璃窑炉流料嘴砖，其特征在于，所述莫来石晶体中al2o3、sio2、k20三者的总含量不低于98wt%，粒度为2um-74um。

9.一种玻璃窑炉流料嘴砖制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及高温材料，尤其涉及玻璃窑炉流料嘴砖及其制备方法，工作层材质没有低熔点的玻璃相，二氧化锆含量高，烧结温度高，故抗侵蚀性能远优于电熔AZS保护层是料嘴砖的非工作部位，不接触玻璃液，起到衬托、保护工作层的作用，制作成本较低，所以复合型料嘴砖的总体成本略高于电熔AZS，基于上述复合型料嘴砖的独特性能，相对于电熔AZS料嘴砖，使用寿命长，对于降低玻璃企业成本、节约资源、提高企业和社会效益将起到很重要的作用。

技术研发人员：梁新星,王其尧,范崇方,刘小钢,梁奇星,刘亚龙,申伟峰,巴亚丽,张宁,杨丽萨,彭芳瑞
受保护的技术使用者：郑州方铭高温陶瓷新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12