氧化鋁熔融鑄造耐火物及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及適合于玻璃制造爐的耐火物即氧化鋁熔融鑄造耐火物及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氧化鋁熔融鑄造耐火物由于耐火物中的氧化鋁結(jié)晶相的比例高，所以具有高溫下 的蠕變特性?xún)?yōu)異、不污染被溶解的玻璃的特征。因此，被廣泛用于玻璃制造爐。此外，近年 來(lái)CO 2排出量少的氧燃燒玻璃制造爐增大，使用氧化鋁熔融鑄造耐火物作為氧燃燒玻璃制 造爐的爐頂材料。
[0003] 氧化鋁熔融鑄造耐火物已知有僅由a氧化鋁結(jié)晶相（以下，稱(chēng)為a相）構(gòu)成的 a氧化鋁熔融鑄造耐火物、僅由P氧化鋁結(jié)晶相（以下，稱(chēng)為P相）構(gòu)成的氧化鋁熔融鑄 造耐火物以及a相和0相共存的a 0氧化鋁熔融鑄造耐火物。其中，作為玻璃制造爐的 爐材料，a 0氧化鋁熔融鑄造耐火物被廣泛使用。
[0004] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1和2中記載了一種a 0氧化鋁熔融鑄造耐火物：作為化學(xué)成分，以 Al2O3為主成分且含有3. 0~4. 0 %的Na 20、0. 3~I. 0 %的SiO2 (例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2)。
[0005] 專(zhuān)利文獻(xiàn)3中記載了一種a P氧化鋁熔融鑄造耐火物：作為化學(xué)成分，含有94~ 98質(zhì)量％的Al2O3、合計(jì)量為1~6質(zhì)量％的Na 2O和/或K2O,氣孔分散在內(nèi)部而形成，且該 氣孔的孔隙率為5~30%。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)昭44-18740號(hào)公報(bào)
[0009] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)昭49-17845號(hào)公報(bào)
[0010] 專(zhuān)利文獻(xiàn)3 :國(guó)際公開(kāi)編號(hào)W02001/092183
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011] 氧燃燒玻璃制造爐的爐頂如果使用現(xiàn)有的a 0氧化鋁熔融鑄造耐火物，則會(huì)引 起如下的新問(wèn)題：在玻璃制造爐的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中或者該玻璃制造爐停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，a 氧化鋁 熔融鑄造耐火物的表面層剝離而落下。
[0012] 本發(fā)明的目的是提供一種能夠制造成可用于玻璃制造爐的爐材料的大小、且即使 在玻璃制造爐中長(zhǎng)時(shí)間使用表面層的剝離也少的氧化鋁熔融鑄造耐火物。
[0013] 發(fā)明人等經(jīng)過(guò)研究，結(jié)果明確了在玻璃制造爐中經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用的a0氧化鋁熔 融鑄造耐火物的表面層剝離是由于在表面層（玻璃制造爐側(cè)的50~IOOmm的區(qū)域）中0 相相變?yōu)閍相。認(rèn)為由于a相和0相的密度不同，所以如果發(fā)生相變，則在耐火物中發(fā) 生相變的區(qū)域與未發(fā)生相變的區(qū)域的密度不同而引起尺寸變化，因此這些區(qū)域之間會(huì)產(chǎn)生 裂紋。
[0014] 本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)了能夠制造可作為玻璃制造爐的爐材料使用的大小的耐火物、且 從P相向a相的相變小的氧化鋁熔融鑄造耐火物的組成以及耐火物的條件。還發(fā)現(xiàn)了能 夠以可作為玻璃制造爐的爐材料使用的大小制造這種耐火物的生產(chǎn)技術(shù)。
[0015] 本發(fā)明的氧化鋁熔融鑄造耐火物的特征在于，作為化學(xué)成分，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì) 量％表示含有95.9~98.2%的厶1203、1.4~2.4%的似20、0.3~1.5%的5102、0~0.5% 的Ca0、0~0. 2%的Fe2O3，且孔隙率為1. 5%以下。
[0016] 本發(fā)明的氧化鋁熔融鑄造耐火物能夠以適合玻璃制造爐的爐材料的大小進(jìn)行制 造，即使作為玻璃制造爐的爐材料長(zhǎng)時(shí)間使用也能夠減輕表面層的剝離。
【具體實(shí)施方式】
[0017](耐火物）
[0018] 本發(fā)明的氧化鋁熔融鑄造耐火物（以下，稱(chēng)為本耐火物），作為化學(xué)成分，以氧化 物基準(zhǔn)的質(zhì)量％表示含有95. 9~98. 2%的Al2O3U. 4~2. 4%的Na20、0. 3~L 5%的Si02、 0~0. 5%的Ca0、0~0. 2%的Fe2O3，且孔隙率為1. 5%以下。
[0019] 本耐火物含有95. 9~98. 2質(zhì)量％的Al2O3，所以可得到氧化鋁結(jié)晶相的比例高的 耐火物。另外，由于耐火物中的Al 2O3的含量多，所以其它成分的含量變少，其結(jié)果是，氧化 鋁結(jié)晶相的a相的含有比例變高。因此，即使將耐火物作為玻璃制造爐的爐材料長(zhǎng)時(shí)間 曝露在高溫條件下，也能夠減小耐火物的體積變化。Al 2O3優(yōu)選95. 95~98質(zhì)量％，更優(yōu)選 96. 0 ~97. 6 質(zhì)量％。
[0020] 本耐火物含有1. 4~2. 4質(zhì)量％的Na2O,所以耐火物中的氧化鋁結(jié)晶相為a相與 P相共存，且a相的含有比例高。因此，可得到致密的氧化鋁熔融鑄造耐火物。此外，在作 為玻璃制造爐的爐材料使用期間從0相向a相的相變得到抑制，其結(jié)果是，耐火物的體積 變化減小。因此，能夠抑制在耐火物界面產(chǎn)生裂紋。Na 2O的含量?jī)?yōu)選1. 5~2. 2質(zhì)量％，更 優(yōu)選1.5~1.8質(zhì)量％。。
[0021] 本耐火物含有0. 3~1. 5質(zhì)量％的SiO2。由此，能夠減小因溫度變化而在耐火物 中產(chǎn)生的裂紋。SiO2的含量?jī)?yōu)選0.4~1.0質(zhì)量％，更優(yōu)選0.5~0.8質(zhì)量％。
[0022] 本耐火物含有0~0. 5質(zhì)量％的CaO。如果含有CaO,則能夠減小耐火物中產(chǎn)生的 裂紋。CaO的含量?jī)?yōu)選0. 1~0. 5質(zhì)量％，更優(yōu)選0. 3~0. 5質(zhì)量％。
[0023] 本耐火物含有0~0.2質(zhì)量％的Fe203。Fe2O3可作為雜質(zhì)從本耐火物的原料混入， 但只要為0.2質(zhì)量％以下就可得到減小了表面層的剝離的a P氧化鋁熔融鑄造耐火物。 Fe2O3的含量越少越優(yōu)選，更優(yōu)選0. 15質(zhì)量％以下。
[0024] 本耐火物優(yōu)選實(shí)質(zhì)上不含有Li20。本耐火物優(yōu)選實(shí)質(zhì)上不含有B 2O3。在本說(shuō)明書(shū) 中，"實(shí)質(zhì)上不含有"是指不積極地作為a P氧化鋁熔融鑄造耐火物的成分而含有，但允許 作為不可避免的雜質(zhì)而含有。另外，實(shí)質(zhì)上不含有是指含量?jī)?yōu)選為〇. 05質(zhì)量％以下，更優(yōu) 選為〇.〇1質(zhì)量％以下。
[0025] 本耐火物優(yōu)選含有上述各成分，并且Al2O 3相對(duì)于Na2O的質(zhì)量比率（Al203/Na20)為 40~70。如果該比例為40~70的范圍，則能夠提高耐火物所含有的氧化鋁結(jié)晶相中的a 相的比例。因此，即使將本耐火物作為玻璃制造爐的爐材料長(zhǎng)時(shí)間使用，也能夠減小體積變 化，能夠防止耐火物的剝離。Al 203/Na20更優(yōu)選43~67,進(jìn)一步優(yōu)選45~65。
[0026] 本耐火物的孔隙率為1. 5%以下。因此，耐火物致密，對(duì)玻璃的耐腐蝕性高，即使在 玻璃窯中長(zhǎng)時(shí)間使用也能夠防止耐火物的剝離?？紫堵蕛?yōu)選0. 2~1. 5%，更優(yōu)選0. 4~ I. 2%〇
[0027] 本耐火物的孔隙率通過(guò)如下方式計(jì)算：將氧化鋁熔融鑄造耐火物研磨5mm左右， 用鉆頭從研磨得到的表層部采集50mmX 50mm巾的圓筒狀樣品，由真比重(I1和表觀比重d 2 利用下述式1算出。
[0028] 孔隙率=(Md2Al1)) X 100 式 1
[0029] 本耐火物優(yōu)選a相相對(duì)于a相與P相的合計(jì)量的含有比例（以下，稱(chēng)為a比 例）為45~87%。由此，可得到致密且大型的氧化鋁熔融鑄造耐火物。a比例更優(yōu)選50~ 85 %，進(jìn)一步優(yōu)選52~83 %。
[0030] 本耐火物為上述組成且a比例高，因此即使作為玻璃制造爐的爐材料使用，在耐 火物中也不易發(fā)生從P相向a相的相變。因此，認(rèn)為即使將本耐火物作為玻璃制造爐的爐 材料使用，也不會(huì)形成因相變而產(chǎn)生的