不沾铝浇注料工艺与应用

　
不沾铝浇注料是以特级高铝矾土骨料为主，添加α-Al2O3微粉，棕刚玉细粉以及一种添加剂，以纯铝酸钙水泥为结合剂，制备的耐火浇注料，分别检测其常温及高温烧后指标。结果表明，该浇注料具有强度高、抗铝水渗透性好等优点。目前国内熔铝炉所用耐火材料均于铝液反应，在熔炼过程中生成大量的铝灰，造成了铝工业的浪费，而且使用寿命短，铝液还会和耐火材料发生反应，生成杂质而进入铝液中，污染铝水的纯度，直接影响了铝合金的性能。而不粘铝浇注料不仅有不产生铝灰，能节省铝锭，不向铝水中掉落杂质，清洁铝液的功能，而且使用寿命极长。

　　由于SiO₂含量较高的材料容易与铝及铝合金发生反应，对这类耐火才老侵蚀严重，因此选用了Al₂O₃含量较高的一批材料，以提高浇注料的抗铝水渗透能力。实验主要原料：优质特级矾土、棕刚玉、α-Al2O3微粉、硅微粉、铝酸钙水泥、外加剂等。

　　表1 主要原料理化指标

　　为了考证不同组分对耐火浇注料理化指标的影响，进行了大量的实验，这里只列举了以下具有一定代表性的几组配方进行说明，每组配方中骨料基质配比为70:3。

　　表2 耐火浇注料实验配比

　　试样制备及理化指标

　　按照配方进行严格称量，在搅拌机内干混均匀后，加入适量清洁水搅拌充分，振动成型制成40mm×40mm×160mm条样，自然养护24h后脱模，经110℃×24h烘干后，分别在1000℃进行热处理，观察各个配方的性能指标情况。

　　实验各配方性能指标检测如下：

　　表3 各配方性能指标

　　实验结果分析

　　水泥与强度变化关系

　　C、D两组主要比较水泥量多少对强度指标的影响。通过大量实验数据表明，常温下试样的强度主要由纯铝酸钙水泥提供，水泥加入量越多则强度越高;但经过高温处理后，铝酸钙水泥加入量多的，烧后强度下降厉害;而加入量较少的，烧后强度则明显提升。一般水泥加入量在7%左右为临界点，少于7%的烧后强度一般为增加，高于7%时烧后强度则开始下降。综合考虑施工因素，水泥量加入太低会影响脱模时间、脱模强度、常温强度等，纯铝酸钙水泥最终加入量确定为6%。

　　水泥的加入量与强度关系基本上满足图1所示。

　　图1 水泥加入量与强度关系图

　　铝微粉、棕刚玉与材料强度变化关系

　　试样中基质料α-Al₂O₃微粉、棕刚玉粉等一方面因为较细，一般为325目以上，加入后能起到很好的填充作用，对强度指标由较大帮助;另一方面，α-Al₂O₃微粉的活性会使其在较低的温度下发生水化并与体系中的SiO2发生反应生成莫来石，与纯铝酸钙水泥共同作用提高试样的高温处理后的强度，因此，我们选择了α-Al2O3微粉和棕刚玉粉加入量相对较多的、强度和气孔等指标均优于前面几组配方的C配方，在此配方的基础上进行抗侵蚀试验，以确定最佳的实验方案。

　　材料的抗侵蚀研究

　　我们选择的是一种复合外加剂，加入外加剂的目的是使其优先于其他成分与渗透入耐火材料气孔中的铝水发生化学反应，生成一种较稳定的物质，形成一层致密的阻隔层，从而有效地阻挡了铝水的进一步侵蚀，起到抗渗透的作用，在C组配方的基础上，分别加入复合外加剂，加入量分别为a、2a、3a。分别将几组试样充分搅拌后制作成70mm×70mm×70mm，内空为ΦΦ30mm×40mm的试块，脱模后自然养护24h，再经过10℃×2h烘干，装入渣样进行1000℃×3h热处理后，分别比较切面侵蚀情况。

　　从切面发现，A、B、C组切面侵蚀层呈发散状，侵蚀相对较多，A组尤为严重；而F组显得比较光洁，侵蚀层呈一条较明显的线状，是由于铝水与外加剂反应生成一层致密层所致;E组、G组的情况虽优于A、B、C组，但与F组比较均都相对要差，因此，这种外加剂的加入量并不是越多越好，在加入量2a时，外加剂与铝水反应充分，材料具有优良的抗铝水润湿性，抗侵蚀性最好。

　　外加剂加入量与抗侵蚀性关系图
 

2、不粘铝耐火浇注料的特点

不粘铝耐火浇注料采用特级的高铝矾土、棕刚玉、蓝晶石、氧化铝微粉、铝酸钙水泥、硅微粉以及特殊添加剂经过严格的比例混合而成。是专门根据熔铝炉的使用要求研制的低水泥耐火浇注料。其具有杂质含量低、高密度、高强度、高抗侵蚀能力、高抗渗透性、不被铝熔液侵润的性能特点。表1为不粘铝耐火浇注料的性能指标。

表1 不粘铝耐火浇注料的性能

3、不粘铝耐火浇注料的应用

不粘铝耐火浇注料以其优越的抗铝侵蚀能力，可以用于熔铝炉炉底、下炉墙，扒渣斜坡、溜槽，铝水包等受侵蚀严重的部位。使用后，铝液侵蚀、结瘤现象得到很大程度上的控制、延缓。不粘铝耐火浇注料作为熔铝炉量身定制开发的炉衬材料，已经应用到国内多家大型铝厂、铝合金加工企业的熔铝炉施工中。目前，用户反映一致良好，其优越的性能，有效延长熔铝炉使用周期在10个月以上。