电熔刚玉砖在浮法玻璃熔窑中的应用

玻璃熔窑是一种由耐火材料组成的热工设备。玻璃熔窑的使用效率和使用寿命在很大程度上取决于耐火材料的品种和质量。玻璃生产技术的发展在很大程度上取决于耐火材料制造技术的改进。因此，耐火材料的合理选择和使用是玻璃熔窑设计中非常重要的内容。要做到这一点，我们要掌握以下两点，一是所选耐火材料的特点和适用部位，二是玻璃熔窑各部位的使用条件和腐蚀机制。

电熔刚玉砖是在电弧炉中熔化氧化铝，然后铸造到指定形状的模型中，经过退火和保温，然后通过加工获得所需的产品。一般生产工艺为高纯煅烧氧化铝（95%以上）和少量外加剂。配料投入电弧炉，2300℃以上高温熔化后铸造至预制铸造，保温退火后取出。取出的空白经过细致的冷加工、预组装和检验，成为符合要求的成品。

根据氧化铝结晶形态的不同和数量，电熔刚玉砖分为三种类型：一种是α-Al2O3被称为主晶相α刚玉砖；二是以α-Al2O3与β-Al2O3晶相为主，含量大致相同，称为αβ刚玉砖；三种β-Al2O3晶相为主，称为β刚玉砖。浮法玻璃熔窑中常用的电熔刚玉砖是二种和三种，即电熔刚玉砖αβ刚玉砖与β刚玉砖。本文将介绍电熔αβ刚玉砖与β浮法玻璃熔窑中刚玉砖的理化性能及应用。

1.电熔刚玉砖的性能分析

1.1电熔αβ刚玉砖

电熔αβ刚玉砖由50%左右的刚玉砖制成α-Al2O3与β-由Al2O3组成，两种结晶交错形成非常致密的组织结构，具有优异的强碱侵蚀性。与电熔AZS砖相比，高温（1350℃以上）的耐腐蚀性略差，但低于1350℃，其耐熔玻璃的耐腐蚀性相当于电熔AZS砖。因为它不含Fe2O3、TiO2等不纯物质，基质玻璃相很少，与熔融玻璃接触时气泡等异物较少，不污染基质玻璃。

电熔αβ刚玉砖结晶致密，在1350℃以下对玻璃液具有优异的耐腐蚀性，广泛应用于玻璃熔窑工作池及以后部位，通常用于流槽、唇砖、闸砖等。日本东芝是世界上认可的电熔刚玉砖。

1.2电熔β刚玉砖

电熔β刚玉砖由近100%的刚玉砖组成β-Al2O3由大块平板组成β-Al2O3的结晶组织结晶交错粗糙，在电熔耐火材料中孔隙率大，强度低。但另一方面，它具有良好的抗剥落性，特别是对强碱蒸汽具有较高的耐腐蚀性，因此用于玻璃熔窑的上部结构。然而，当强碱含量低的气氛中加热时，与SiO2接触后发生反应，β-Al2O3容易分解体积收缩产生裂纹和裂纹，因此用于远离玻璃原料飞散的部位。

电熔α-β与β刚玉砖的化学成分主要是Al2O3，其主要区别在于晶相组成不同，微观结构的差异导致体积密度、热膨胀系数、耐压强度等物理化学性能的差异。

2.电熔刚玉砖在玻璃熔窑中的应用

池底和池壁是与玻璃液体直接接触的部分。对于所有直接接触玻璃液体的部件，耐火材料重要的性能是耐腐蚀性，即耐火材料与玻璃液体之间没有化学反应。

从三元相图分析，工作温度范围内无共熔点，耐火材料与玻璃液体之间的界面层相对稳定，即耐火材料虽然处于侵蚀状态，但表面仍完整，不会脱落到玻璃液体中，产生结石等缺陷。

近年来，在评估与玻璃液直接接触的电熔耐火材料的质量指标时，除了化学成分、物理化学指标和矿物成分外，还须评估以下三个指标：抗玻璃侵蚀指数、气泡沉淀指数和晶体沉淀指数。

电熔砖的使用范围越广，对玻璃质量要求越高，熔窑生产能力越大。玻璃熔窑常用的电熔砖是AZS系(Al2O3-Zro2-SiO2)。当AZS砖超过1350℃时，其耐腐蚀性是αβ-2~5倍的Al2O3砖。电熔αβ刚玉砖由紧密交错排列的刚玉砖组成α-氧化铝(53%)和β-由氧化铝(45%)细粒组成，含有少量玻璃相(约2%)，填充结晶间孔隙，纯度高，可用作冷却部池壁砖、冷却部铺底砖、盖缝砖等。

电熔αβ刚玉砖矿物只含少量玻璃相，使用时不会渗出和污染玻璃液体，1350℃以下耐腐蚀性好，高温耐磨性好。是玻璃熔窑冷却部池壁、池底、浮法玻璃熔窑流槽的理想耐火材料。在浮法玻璃熔窑工程中，电熔αβ刚玉砖用作玻璃熔窑冷却部的池壁砖。此外，冷却部的路面砖和盖缝砖也用于电熔αβ刚玉砖。

电熔β刚玉砖是由β-由Al2O3粗晶组成的白色产品，含有Al2O392%~95%，玻璃相只有1%以下，由于晶格疏松，结构强度低，显孔率小于15%。由于Al2O3本身在2000℃以上被钠饱和，在高温下对碱蒸气的作用非常稳定，其热稳定性也很好。但是当与SiO2接触时，β-Al2O3中所含的Na2O分解与SiO2发生反应，β-Al2O3很容易转化为Al2O3α-Al2O3产生较大的体积收缩，导致裂纹和损坏。因此，它只适用于远离含有SiO2粉尘的上部结构，如玻璃熔窑工作池的上部结构、熔化带后部的喷嘴、附近的胸墙、小炉平拱等。

由于它与挥发性碱金属氧化物没有反应，熔融物不会从砖表面渗出，污染玻璃。在浮法玻璃熔窑中，由于冷却部流道入口突然收窄，碱性蒸汽容易在这里冷凝，因此流道平拱采用耐碱性蒸汽侵蚀的电熔β砖。

3.结语

基于电熔刚玉砖在抗玻璃侵蚀、抗发泡、抗结石等方面的优异性能，特别是其独特的结晶结构，对玻璃液体几乎没有污染。因此，它在浮法玻璃熔窑的熔化带后部、澄清带、冷却带、流道、小炉等部位得到了重要应用。