本文通過設(shè)計科學的實驗測試過程，對兩種不同型號電熔高鋯磚熱膨脹率、體積電阻率、抗玻璃液侵蝕及發(fā)泡等關(guān)鍵性能進行測試對比研究，選出性能最優(yōu)的電熔高鋯磚材料為產(chǎn)線窯爐的高效穩(wěn)定運行提供技術(shù)支撐。
1、關(guān)鍵性能研究
①熱膨脹率
將A和B兩種電熔高鋯磚材料加工為矩形結(jié)構(gòu)，測量初始狀態(tài)下樣品的尺寸，從常溫以6℃/min升溫至1600℃，升溫過程每間隔100℃測量一次樣品尺寸，計算不同溫度下樣品體積和體積膨脹率。不同溫度下的體積膨脹率如圖1所示。
圖1 兩種電熔高鋯磚材料膨脹率對比
從圖1可知，兩種材料在1100℃以前體積膨脹率均呈上升趨勢，高點達0.7%左右，在1100℃以后A材料體積收縮拐點首先出現(xiàn)，在1200℃達低點0.22%，B材料在約1240℃體積收縮率達低點，約0.08%，通過測試對比，兩種電熔材料A、B的升溫熱膨脹趨勢基本相同。
②體積電阻率
將兩種電熔高鋯磚材料A和B外形加工為圓柱狀，圓柱兩端接入鉑金端子，鉑金端子再接入鉑金導(dǎo)線然后將樣品兩端的鉑金導(dǎo)線接入直流雙臂電橋，固定好測試裝置后置于高溫井式爐中，以6℃/min的升溫速率升溫至1600℃，升溫過程中測量不同溫度下兩種電熔材料對應(yīng)的電阻值，然后計算不同溫度下兩種電熔材料的高溫體積電阻率，曲線如圖2所示。
圖2 兩種電熔高鋯磚材料高溫體積電阻率
從圖2可以看出，B材料的體積電阻率在1200~1600℃區(qū)間內(nèi)整體較A材料高。不同溫度下玻璃液高溫體積電阻率見圖3。
圖3 不同溫度下玻璃液高溫體積電阻率
由圖3可知，玻璃液在1600℃時電阻率約為100Ω·cm，B材料在1600℃電阻率約為240Ω·cm，A材料在1600℃電阻率約為120Ω·cm，考慮電熔高鋯磚在正常使用時與玻璃液可能產(chǎn)生阻值交換造成窯爐加電過程電流偏移，因此B材料在高溫段的體積電阻率更符合產(chǎn)線運行的理論要求。
③抗侵蝕性能
將兩種電熔高鋯磚材料A和B加工為12mm×24mm×105mm的外形尺寸，按照圖4所設(shè)計的評價方法將樣品加工為所需尺寸后固定于玻璃液中，將測試電熔材料抗玻璃液侵蝕的裝置置于高溫爐中以6℃/min的升溫速率升溫至1650℃下保持恒溫狀態(tài)72h，之后隨爐冷卻，測量兩種電熔材料與玻璃液直接接觸面深度方向上的尺寸變化，考察兩種電熔材料A和B在侵蝕前后的深度變化，測試結(jié)果如表1所示。
圖4 電熔高鋯磚抗侵蝕性能評價方法
表1 兩種材料抗玻璃液侵蝕結(jié)果
從表1可知，兩種電熔材料抗玻璃液侵蝕速度基本一樣，與玻璃液高溫作用過程中具有同等的耐玻璃液侵蝕性能。
④發(fā)泡性能
將兩種電熔高鋯磚材料A和B加工為5mm×20mm×20mm的薄片狀，薄片上表面放置基板玻璃碎片后，按照圖5所設(shè)計的電熔高鋯磚發(fā)泡性能評價方法，置于高溫爐中以6℃/min的升溫速率升溫至1600℃下保溫2h，然后隨爐冷卻，考察兩種材料上表面1mm以上的發(fā)泡個數(shù)，測試結(jié)果如表2所示。
圖5 電熔高鋯磚發(fā)泡性能評價方法
表2 兩種材料表面玻璃液發(fā)泡結(jié)果
從表2可知，兩種電熔高鋯磚材料的發(fā)泡個數(shù)A材料＞B材料，與基板玻璃液高溫接觸時B材料的發(fā)泡性能更優(yōu)。
2、結(jié)論
通過設(shè)計合理的實驗方法，測試兩種電熔高鋯磚材料A和B的熱膨脹率、體積電阻率、抗玻璃液侵蝕性能及發(fā)泡性能，通過對比研究，結(jié)果表明：A材料和B材料的升溫過程熱膨脹曲線基本相同，利于產(chǎn)線升溫過程中的膨脹管理；B材料的體積電阻率在1200~1600℃區(qū)間內(nèi)整體較A材料高，與玻璃液在此溫度區(qū)間不存在阻值交互點；A和B兩種電熔材料具有同等的耐玻璃液侵蝕性能；高溫狀態(tài)下A和B兩種電熔高鋯磚材料的發(fā)泡個數(shù)對比為A材料＞B材料，表明與基板玻璃液高溫接觸時B材料的發(fā)泡性能更優(yōu)，綜合兩種電熔材料關(guān)鍵性能對比，B材料在基板玻璃氣電混合型窯爐選材方面更符合高效穩(wěn)定運行的技術(shù)要求。
作者：趙龍江、楊威等
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