[发明专利]多孔高氧化铝熔融铸造耐火物及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃熔解窑用耐火物，特别涉及适用于玻璃熔解窑的上部结构的多孔高氧化铝熔融铸造耐火物及其制造方法。

背景技术

将调和的耐火物原料装入电弧炉中，加热熔融后，将完全加热熔融的熔液注入具有规定形状的铸型中(铸造)，大多数情况下是一面保温一面冷却至常温使熔融物固化就可制得熔融铸造耐火物。熔融铸造耐火物与经过烧结或未经过烧结而获得的粘结耐火物相比，具有良好的致密性和耐腐蚀性，从而被广泛使用。

这种熔融铸造耐火物中，含有大量Al₂O₃组分的熔融铸造耐火物主要适合作为玻璃熔解窑用耐火物使用。例如，主要由α-Al₂O₃结晶和β-Al₂O₃结晶组成的高氧化铝熔融铸造耐火物，大多用于玻璃熔解窑中与熔融的玻璃接触的部位，铸造后除了在冷却过程中不可避免地形成的被称为缩孔的空孔部分以外，其气孔率一般在4％以下，具有致密的组织。

因此，作为改进含有大量Al₂O₃组分的熔融铸造耐火物的目标，是以提高对玻璃的耐腐蚀性为目的，尽可能减小气孔率以形成致密组织。

近年来，玻璃熔解窑正采用氧燃烧技术，但随之对玻璃熔解窑用耐火物也有新的要求。即，以往的玻璃熔解窑的顶棚等上部结构(例如大拱顶通常使用体积比重约为2的硅砖，但采用了氧燃烧技术的玻璃熔解窑中，存在因碱性蒸气浓度的增加等而对硅砖的侵蚀更严重的问题。为了解决这一问题，尝试在上部结构中使用对碱性蒸气的耐腐蚀性较好的高氧化铝熔融铸造耐火物。

以往的高氧化铝熔融铸造耐火物有两种，一种是切断除去了缩孔的作为致密体的被称为无孔物的材料，另一种是包含部分缩孔的被称为常规铸件的材料。

但是，如果在玻璃熔解窑的上部结构中使用被称为无孔物的高氧化铝熔融铸造耐火物，则气孔率较低，其体积比重大于硅砖，所以质量较大，必须提高支撑上部结构部位的机械强度，因此并非上策。此外，由于组织致密，所以存在耐热冲击性也较弱的缺点。

另一方面，被称为常规铸件的高氧化铝熔融铸造耐火物由于包含缩孔，所以体积比重较小，但以缩孔部分为界，强度等物理特性有很大不同，所以在使用中存在该部位会发生龟裂的问题。

即，以往的高氧化铝熔融铸造耐火物由于气孔率较低，为致密体，所以对玻璃的耐腐蚀性较理想，但用于上部结构等对腐蚀性无太大要求的部位时，体积比重较大，从结构的强度和价格考虑都不理想。

针对上述情况，尝试提高铸造耐火物的气孔率。例如，日本专利公开公报昭59-88360号揭示了气孔率在20％以上的多孔高氧化铝熔融铸造耐火物。由于该公报揭示的耐火物中的碱金属氧化物含量极少、在0.25％以下，所以该多孔高氧化铝熔融铸造耐火物主要仅由α-Al₂O₃结晶形成。但是α-Al₂O₃结晶容易与碱性蒸气反应而形成β-Al₂O₃结晶。这一过程中，发生体积膨胀，形成脆弱的组织。因此，揭示的多孔高氧化铝熔融铸造耐火物作为玻璃熔解窑的上部结构不能够维持足够的耐腐蚀性。

此外，日本专利公开公报平3-208869号揭示了使用作为泡材料的金属、碳和碳化物等形成多孔材料的方法。在使用这种发泡材料的方法中，由于发泡材料会与熔液发生剧烈的反应生成二氧化碳等而发泡，所以很难控制溶解，在制造上存在一定问题。

本发明的目的是提供对碱性蒸气等具有充分的耐腐蚀性、质量轻、且耐热冲击性较好的多孔高氧化铝熔融铸造耐火物及其制造方法。

发明的揭示

本发明提供了多孔高氧化铝熔融铸造耐火物，所述耐火物分别含有作为化学组分的94～98质量％的Al₂O₃和合计含量为1～6质量％的Na₂O及/或K₂O，主要结晶由α-Al₂O₃结晶和β-Al₂O₃结晶形成，该耐火物的特征是，内部形成了分散的气孔，该气孔的气孔率为5～30％。

此外，本发明还提供了前述多孔高氧化铝熔融铸造耐火物的制造方法，该方法的特征是，在耐火物原料的熔液中吹入气体、特别是含氧气体后，通过铸造和慢慢冷却，在内部形成分散的气孔。

实施发明的最佳方式