[科普中国]-熔铸氧化铝砖

熔铸氧化铝砖，将耐火原料的配合料在高于该物料的熔融温度下熔化后，浇铸在预制的耐火模型中，通过冷却固化使结晶组织发育长大而形成的制品，称熔铸耐火材料。

定义将耐火原料的配合料在高于该物料的熔融温度下熔化后，浇铸在预制的耐火模型中，通过冷却固化使结晶组织发育长大而形成的制品，称熔铸耐火材料。由于熔铸耐火材料具有结构致密、机械强度高、耐玻璃侵蚀等一系列优良性能和可以制造比一般烧结砖更大尺寸的制品，所以自年代问世以来进展迅速，至今，品种、产量和质量都不断得到发展和提高，尤其英、美、德、法、日等一些国家，都建立有工艺设备比较先进的生产线，目前全世界熔铸耐火材料的年产量在数十万吨以上1。

研究背景熔铸耐火材料的最初目的是为了提高玻璃工业熔窑的使用寿命和提高玻璃制品的质量。直到现在，这类制品的主要应用范围仍然是玻璃制造工业。因为提高玻璃熔窑的生产率及制取高度均匀和高纯度的玻璃制品，有赖于玻璃熔化温度达到的技术手段，因此采用优质耐火材料是至关重要的。这就是熔铸耐火材料在玻璃熔窑中得到广泛使用的原因。目前，几乎用它砌筑熔窑的所有部位，当然，视各部位的不同侵蚀程度而选择质量相适应的品种来配套使用。

制作原理偏析理论铸件凝固过程是溶质再分布的过程，偏析是溶质再分布的必然结果。它可分为宏观偏析和显微偏析。宏观偏析表现在铸件内外或上下各部位之间化学成分的差异。宏观偏析主要是凝固过程中液体的流动所造成，要想完全消除宏观偏析是很困难的，只有最大的限度地减少。显微偏析多指晶核与晶体成分上的差异，它是可以通过退火来消除或减少的。熔铸氧化铝耐火材料是以工业氧化铝为主要原料，添加少量的工业纯碱、石英砂或微量外加剂组成配合料，经三相电弧炉高温熔融(2100~2300℃)形成均质熔液，再将其浇铸至预定的模型中，经过合理退火而成的熔铸制品。

偏析途径造成熔铸氧化铝铸件宏观偏析可能有两种途径，其一，凝固早期所形成的固相或杂质的漂浮或下沉。第二种途径是在两相区内的液体在枝晶间隙的流动，这种流动的动力主要是由于凝固收缩和枝晶间的液体由于浓度不同所造成的密度差别。后一种途径对于形成熔铸氧化铝铸件宏观偏折来说是关键性的2。

凝固过程在凝固过程中随着成分的改变而改变，如果由于凝固改变液体成分而使密度增加时，会使液体向下移动，反之，当密度减少时会使液体向上流动。可以看出，促使液体流动的动力来自凝固收缩和液体密度的改变这两个方面。同时，液相的粘度对于液相的流动也起着重要的作用，即粘度越小，越有利于液相的流动。

制作工艺具体工艺措施如下：要保证铸件的成分，须使凝固过程中液体的密度差减到最小。适当地增加铸件或曹口的高度，促进液相的流动。加入孕育剂细化枝晶组织，增加流动阻力，从而减少液体的流动速度。在凝固开始阶段，用加速液体对流的办法，可以细化晶粒。尽可能地加大冷却速度，缩短固一液两相区的凝固时间。但是过高的冷却速度，极易造成制品开裂浇注温度太高、浇铸速度太快，均会延缓铸件冷却速度，从而使宏观偏析加剧。

提高效率方法（1）选用高温煅烧α－A型和γ－A型工业氧化铝粉为主要原料；

（2）配合料配比的化学组成；

（3）采用α－β氧化铝砖为电炉衬砖；

（4）电炉工艺：采用1250KVA变压器，二次电压最高值为260V；控制系统采用有载、无载自动调压；精炼时间为40－50分钟；

（5）浇铸制度：每3小时浇铸500kg为一炉，浇铸温度控制在1900℃以上；

（6）浇铸制品入窑退火温度为1350－1450℃，出窑温度为80℃以下，退火周期为6－7天3。

本词条内容贡献者为:

黎明 - 副教授 - 西南大学