CSTM团体标准《玻璃窑蓄热室用铬锆刚玉砖》编制说明

《玻璃窑蓄热室用铬锆刚玉砖》编制说明目的意义铬锆刚玉砖指砖中含Cr2O3、A12O3、ZrO2，主晶相为刚玉相的耐火制品。铬锆刚玉砖一般以铝铬料为主体，通过添加铬绿，氧化铝微粉和电熔白刚玉为主要原料，在此基础上引入少量ZrO2并经过高温烧成制得。铬锆刚玉砖具有抗热震性优、常温耐压强度高、高温强度高、耐火度高、高温体积稳定性好、较好的抗侵蚀等特点。由于玻璃熔窑日趋大型化、长寿化发展，同时市场对玻璃制品的质量要求也越来越高。玻璃熔窑内的熔化温度较以前有所提高，使得耐火材料的工作条件也越来越苛刻，对耐火材料的质量也提出了新的要求。玻璃窑蓄热室长期处于高温荷重、粉尘大、高浓度碱蒸汽的环境中，受侵蚀严重，蓄热室用耐火材料的选择将会影响到玻璃窑炉的使用寿命。铬锆刚玉砖因其优良的特点越来越多的应用于玻璃窑蓄热室上段。由于目前没有与玻璃窑用铬锆刚玉砖相关的国家标准及行业标准，仅有各生产单位与产品使用单位商定的技术规范作为生产、检验的依据。但各单位对铬锆刚玉砖指标要求不同，技术规范仅局限于内部使用，不具有通用性。随着其应用的推广，迫切需要一个标准来规范。这不仅给产品生产单位提供标准化的铬锆刚玉砖产品指标，有利于提高产品通用性、一致性及可靠性，同时也能作为产品使用单位和主管部门了解和监督产品质量依据。所以有必要制定玻璃窑蓄热室用铬锆刚玉砖产品标准。预期的社会经济效益标准发布后，产品使用单位和产品质量监督部门将有据可依，能促进产品在玻璃窑中的使用，延长玻璃窑炉使用寿命，将节省大量资源，为产品质量提升提供动力。随着市场竞争日益激烈，针对我国优质耐火材料资源不断减少的现状，可以减少或者避免资源浪费，节能降耗，改善环境，从而促进耐火材料的技术进步，提高企业的竞争力。标准预期经济效益良好。能够有效提高产品质量、降低企业生产成本，避免资源浪费，节能降耗，改善环境，提高产品使用寿命，降低使用安全风险做出贡献。工作简况本标准由郑州中科新材料有限公司单位共同发起，由中国材料与试验团体标准委员会（CSTM）建筑材料领域委员会(CSTMFC03/TC13)归口。2020年成立了标准编制组，制定了标准编制计划，明确了任务分工，确定了制定原则和指导思想，拟定了制定的时间进度。在进行充分的调研和资料收集的基础上，继续完善补充标准申报草案。2020年08月12日召开《玻璃窑蓄热室用铬锆刚玉砖》标准启动会，根据启动会专家意见，开展标准编制及实验验证工作，编制组收集了有关产品方面的国内外资料，进行了认真分析，并充分考虑到近年来国内产品生产现状，进行了相关验证试验。2021年1月14日召开标准研讨会，邀请标委会、质监机构、生产企业、下游用户总计13名专家，对《玻璃窑蓄热室用铬锆刚玉砖》标准文件进行全面系统审查与指导，经过修改完善和补充，形成正式的征求意见稿。标准编制原则1)本标准的编写按照GB/T1.1-2020的要求进行。2)在本标准的编写过程中注意贯彻协调一致的原则，与已发布的相关国家标准、行业标准和规范相协调。既考虑相关规范标准，更注重产品的实际生产应用情况和质量水平。3)本标准规定的试验方法和检验规则强调切实可行，具有可操作性，试验方法尽量采用已有的国际或国家标准。确定标准主要技术内容的依据玻璃窑蓄热室的工作环境不仅要求耐火材料能够稳定安全的进行吸热和放热的能力，还需要耐火砖有良好的抗侵蚀性和热震稳定性。因此，最终确定玻璃窑蓄热室用铬锆刚玉砖的理化性能指标为化学成分、体积密度、显气孔率、荷重软化温度（（0.2MPa，T0.6）/℃）常温耐压强度、抗热震性、导热系数。国内生产厂家产品指标见表1。技术指标A厂B厂C厂D厂Cr2O3/%，≥12.9613.478.7714.56A12O3/%，≥76.2278.4881.0279.87ZrO2/%，≥2.1331.8583.229Fe2O3/%，≤0.220.14体积密度（g/cm3），≥3.263.223.35显气孔率/%，≤19.215.6常温耐压强度MPa，≥128151222184荷重软化温度（0.2MPa，T0.6）/℃，≥>1700＞1700>1700热震稳定性（950℃，空气急冷）/次，≥101010化学成分的确定：与所有的耐火砖一样，铬锆刚玉砖的物相组成、特定性质以及如何从本质上改变材料的某些特定性质，都首先取决于其化学组成。化学组成，尤其是氧化铬含量对耐火材料的高温性质和抗侵蚀性能起决定性作用，此氧化铬通常来源于铝铬电熔料或烧结料，或者为优质铝铬渣，而非铬矿，因此选取测量Fe2O3作为必检项目，达到限制使用铬矿的作用。由于作为铬锆刚玉砖主要补充组分为刚玉相，因此选择A12O3作为必检项目。对于抗热震性能优良的铬锆刚玉砖，其主要改善热震作用来源于ZrO2，选取ZrO2作为必检项目。体积密度、显气孔率的确定：体积密度、显气孔率是材料的基本属性，也是测试其他物理性能的基础数据，需要对其体积密度、显气孔率作出规定。常温耐压值是耐火材料的一项力学性能，是其组织结构、显微结构的参数。显微结构的形成受耐火材料制备过程中各种工艺因素的制约，如原料质量特征和种类、配料比、颗粒级配间的结合、成型方法、烧结温度和烧成气氛等。常温耐压值是检验生产工艺流程状况，评定其力学性能的可靠方法。与其相对应的是抗侵蚀性能和承重性能。如果常温耐压值不够，铬锆刚玉砖组织结构不致密，显微结构比较疏松，其抗侵蚀性能也势必下降。根据国内外生产厂家的产品指标，确定了铬锆刚玉砖的常温耐压强度，并作为产品出厂的必检项目。热震稳定性的确定：铬锆刚玉砖在使用过程中，随着温度变化，产生膨胀和收缩，如果膨胀或收缩受到约束不能自由发展时，容易导致制品产生裂纹，剥落甚至崩溃。因此需要考虑抗热震稳定性。试验条件选取950℃风冷。导热系数的确定：导热系数是表征耐火材料热导特性的一个物理指标，耐火材料的导热系数对于高温热工设备的设计是不可或缺的重要数据。耐火材料导热系数的大小也直接影响砖抗热震稳定性。耐火材料的导热能力与其化学矿物组成，组织结构以及温度有密切关系。但由于导热系数是材料的本征性能，无需作为产品的必检项目，仅提供参考数据即可。重大分歧意见的处理经过和依据本次标准的修订没有重大分歧意见。与国家和行业有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制