熔铸刚玉砖的生产方法及各种不同的理化性能指标

电熔浇铸刚玉砖(熔铸砖)是将工业氧化铝和外加物经过配料混合,放在三相电弧中电熔后,将熔液铸入石墨模或耐火模具中,经过退火冷却处理,再经过切、磨加工,最后制成各种形状的熔铸刚玉砖。

熔铸刚玉砖按晶相组成分3种类型:以主晶相分:第一种是α刚玉相,第二种是α和β刚玉相,第三种是β刚玉相。

国产熔铸刚玉砖只有两个品种,RA-M制品的主晶相为α和β刚玉,RA-H制品的主晶相为β刚玉。

制品按浇铸方法分为4种:PT为普通浇铸制品,QX为倾浇铸制品,MS为密实浇铸制品, WS为无缩孔浇铸制品。各种熔铸制品的缩孔位置如图3-26所示。

熔铸刚玉砖的理化指标见表1,尺寸允许偏差和外观质量见表2。

(表1熔铸刚玉砖的理化指标)

(表2熔铸刚玉砖的外形尺寸公差)

(一) 加入物对熔铸刚玉砖性能的影响

纯氧化铝熔液在2200℃时与α-氧化铝的密度(3.99 g/cm3)相差达25%,会使铸件在冷却结晶时产生很大的收缩,难以获得致密均匀的铸件,因而常引入少量加入物如Na2O,使其生成βAl2O3。β-Al2O3的比重3. 30g/cm3、与Al2O3熔液的密度仅差10%,使总收缩率降低15%。β-Al2O3是假定式为Na2O·11Al2O3的多铝酸盐。含钙的β-Al2O3在真空中最稳定。

美国专利介绍:采用含氟氧化系统NaF-Al2O3(30% ~70% Al2O3)和CaF2-Al2O3 (10% ~ 70%Al2O3)可制取片状的含钠β-Al2O3和α-Al2O3。美国“Monofrax-K”的熔铸刚玉砖含α-Al2O3>80%,并在氧化铝中加人少量的铬精矿制成的。对玻璃熔窑则推荐用含有硼代硅酸盐的熔铸刚玉砖,其化学组成为 Al2O398% ~ 99%, B2O3为 0.25% ~ 1.0%, SiO2 0.25% ~ 1.0%,其他氧化物为0. 3%。

法国专利提出制取缩孔体积最小的熔铸砖,其方法是在缩孔中进行第二次在高温下补浇熔体。这种含有96. 66%的Al2O3、3. 5%的Na2O、0. 5%的SiO2的β刚玉砖的性质:显气孔率2% ~ 4%,常温耐压强度400MPa、线膨胀系数9.0 X 10-7,,含有β-Al2O3 54%,α-Al2O345%,玻璃相1%的制品。

原苏联的KOP—95熔铸砖的组成为α-Al2O3 96% ,玻璃相4% ,晶体尺寸5 ~ 2μm。其配料与97%的氧化铝和3%的石英砂干混合料,在电弧炉中电熔,在金属模中浇铸并进行退火。电炉功率为2000kV.A,在150~ 240V电熔约Ih,,—次可浇铸500kg的制品。单位物料消耗I. Ikg/ kg,电极消耗25kg。

日本专利介绍生产高致密结构的熔融耐火材料。这种材料具有卓越的耐磨性和耐侵蚀性,是适用于玻璃熔窖和钢铁工业窑炉的高级耐火材料。其化学成分为Al2O395%以上,MgO 0.05%以上,含Na2O或K2O 0.15%,而且碱金属氧化物和MgO的比例限制在-0.5 < Na2O +0· 75 K2O -0.35MgO<4的范围内,是含有 R20、xmgo ·(49-x/3)Al2O3或 R20、xMgO·(41-x/3/)Al2O3 结晶的氧化铝系熔融耐火材料(其中R表示Na或K)。例如,将A1203、LiCO3和镁砂按一定配比混合装人电炉,在2200~ 2300℃熔融40min、铸入130mmx230mmx550mm的模中,冷却72h,组成为Al2O3 98. 3%,SiO20. 1%,MgO 0. 5% , Na2O 0. 7%,Li2O 0. 3%,Fe2O3 (FeO) 0· 1%,晶相组成为α-Al2O3,晶间填隙为β-氧化铝和尖晶石。制品真密度为3. 96g/cm3,耐火度(SK)大于40,耐压强度大于300MPa。

在配料中加入金属铝或铝合金生产Al2O3质熔铸砖的方法。如在高铝料中(Al2O3 98. 5%) 配入金属铝粉,装入电炉,在空气中2200℃下熔融,铸入300mmx60mmx115mm模型中,缓冷退火,制品的性能见表3。

(表3  加入金属铝对熔铸砖性能的影响)

(二) 采用氧化电熔法生产熔铸刚玉砖

为了生产无碳和少气孔的(少缩孔的)熔铸刚玉砖,一般采用氧化熔融法(明弧法)生产工艺。同时补以加入氧化剂的氧气鼓泡法或施行吹氧法。

在熔铸刚玉砖中不可能完全排除砖内部的气孔与缩孔。形成熔铸砖气孔的气体,主要有3种可能性:其一是在生产加料时,随原料带人的少量空气;其二是在电熔过程中,电极上的炭粉进入熔体后夺取氧化物中部分氧生成CO或CO2气体;其三是原料中的残留灼烧物和水化物的分解。这些气体的存在对制品形成气孔和扩大缩孔是有着直接作用和间接作用。

形成缩孔的另一个重要原因是熔铸刚玉砖在熔化时体积密度大幅度降低、从而产生很大的体积膨胀。如刚玉砖的真密度为3. 99g/cm3,可是氧化铝在2052℃熔化时,体积密度只有2.98 g/cm3。熔融物的摩尔体积明显增大,其增大值为23. 5%。而且随着熔化温度的升高,其密度继续降低,见表4。

(表4氧化铝熔液温度对密度的影响)

熔铸刚玉砖在不加外加剂的情况下,熔池温度要达到2200〜2300℃,在这种情况下熔体有很大的膨胀,再加上在熔体内部气体的作用下的体积膨胀,所以在浇铸冷却后必然产生很大的缩孔。

为了减少熔铸砖的缩孔,除在配料中加入少量外加物,以降低熔化温度,进而降低熔体的体积膨胀,同时在冶炼过程中采用吹氧的方法。采用吹氧法可以起到搅拌和脱碳的双重作用。在浇注过程中,使用的模具要附加有补偿冒口,在浇铸时采用边振动、边浇铸的操作方法。

(三) 熔铸刚玉砖缓冷降温处理

熔铸刚玉砖在浇铸后立即进行缓冷降温处理,以防止制品在冷却过程中产生裂纹。缓冷的作用是降低熔液的固化速度,使补偿冒口的熔液有足够的时间填充到模具中,使缩孔尽可能地集中到冒口中。尽可能减少制品的内外部温差,防止热应力差别造成制品开裂。

缓冷降温有两种方法:一种是采用缓冷箱法;另一种是隧道缓冷窑降温法。

(1) 缓冷箱法:用钢板和型钢加固的,可以吊运的上开口缓冷箱。缓冷箱的大小要根据制品的大小而定,一般不小于1.5m3的立方体。在缓冷箱内先填上400 ~500mm的耐热和隔热性能好的颗粒状膨胀蛭石。将熔铸好的制品连同铸模一起放人缓冷箱中间。在其四周及顶部仍用膨胀蛭石埋起来。令其自然冷却,一般冷却速度如图3-27所示。

用氧化铝空心球或合成轻质骨料代替膨胀蛭石做填充料,可以提高使用寿命,有效地降低粉尘的飞溅。

(2) 隧道窑的缓冷法:在隧道窑进行缓冷降温的制品要用可拆卸的组装模,以减少拆模时间。在窑车上拆模,并立即将窑车推入隧道窑的高温部位。在1300 ~1400℃保温2 ~4h,然后以 15〜60℃/h速度降温,在800℃以下采取自然冷却。熔铸α-β刚玉砖按这样控制冷却速度成品率可达80%以上。在调温电炉中缓冷降温时间如图3-28所示。

原苏联生产KOP-93、KOP-95熔铸刚玉砖(600mmx300mmx200mm)进行快速冷却降温。为了预防铸件在出模前产生结晶和冷却裂纹,最终加料量,在石墨模型中不应超过铸件的1.5倍,在金属模型中不应超过铸件的3倍。α-Al2O3熔铸耐火材料(Al2O399.3%,SiO2  0.1%,杂质  0.6%) 在低于900 ~950℃的温度下热循环时,可因凝固时产生的玻璃相而损坏,在高于这个温度时,由于玻璃相的黏滞流动能够使应力得到补偿,制品不损坏。熔铸砖的快速冷却见表5。铸件入隧道窑温度在 1500 ~ 1600℃。

(表5熔铸刚玉砖在隧道中的冷却速度)

熔铸刚玉砖在交货前必须经过机械加工。由于熔铸刚玉砖的硬度大、耐磨性好,切磨时要使用金刚石刀具,切磨时的工艺参数:机床工作台的移动速度为19. 6r/min,磨具垂直进刀0.3〜 0. 6mm/min,冷却水消耗20L/min,切磨材料的单位能耗1.5 kW . h/kg (4. 4kW · h/dm3)、机器的生产率为68cm3/min金刚石单耗0.5克拉/kg(1.4克拉/dm3)。

(四) 各种熔铸刚玉砖的理化性能

各种熔铸刚玉砖的理化性能见表6。

日本Monofrax公司生产的电熔铸刚玉砖的理化性能见表7。


(0)

相关推荐

  • 高铝耐火砖在焦炉的应用、使用要求及特性

    焦炉是用来生产焦炭的高温窑炉,主要耐火材料有硅砖.粘土砖和高铝耐火砖.焦炉的结构比较复杂,炉体主要由燃烧室.炭化室.蓄热室和斜烟道等组成.焦炉碳化室是将煤炭焦化的一个区域,煤炭由炉头进入并开始碳化,碳 ...

  • 电熔砖锆刚玉砖AZS33的开裂问题

    电熔锆刚玉系列材料约占整个玻璃工业所采用电熔材料的70%以上,是玻璃窑炉的主体材料.电熔砖材料的质跫,与配合料组成.熔融.浇注.退火等工艺过程密切相关,制品报废的一个主要原因是制品开裂(特别是内裂). ...

  • 铬刚玉的典型特征、性能以及在耐火材料中的应用

    刚玉质耐火材料种类繁多,传统的刚玉质耐火原料有白刚玉.板状刚玉.亚白刚玉.致密刚玉.棕刚玉和铬刚玉等.上述五种刚玉的典型技术特征如表1所示. 1.刚玉类耐火材料的典型特征 其中白刚玉是以工业氧化铝或煅 ...

  • 九个提高高铝质耐火原料质量性能的对策,建议收藏!

    天然高铝原料为铝土矿,耐火材料行业通常称作高铝矾土.所谓铝土矿,是一水硬铝石或一水软铝石与三水铝石的混合物.我国铝土矿资源丰富,96%以上的储量分布在山西.贵州.河南.广西.四川.重庆.山东.云南等省 ...

  • 治疗白发、秃发的药物及其生产方法.pdf

    说明书治疗白发.秃发的药物及其生产方法 技术领域 本发明涉及一种药物及其生产方法,特别是一种治疗白发.秃发的药物及其生产方法. 背景技术 目前治疗白发.秃发的药物,虽然也能起到治疗作用,但不能彻底好转 ...

  • 军旅 | 部队将我熔铸成钢铁的模样

    (原载<辽宁青年>202011期) 90后小伙韩博宇,出生于湖南汨罗一个书香家庭.2014年,他高考取得679分,以汨罗市理科状元的身份,被北京大学录取.   学霸考上了名校,很多人认为, ...

  • 他希望透过西方色彩关系和书法的抽象线条,熔铸成新风格绘画!

    我希望透过西方色彩关系和书法的抽象线条,熔铸成新风格的抽象绘画:即能表达中国古典诗词中不可言传,只能意会的抽象意境. -- 朱德群 朱德群(1920年5月22日-2014年3月26日),生于安徽萧县白 ...

  • EM活菌自产剂,EM菌生产配方,自己生产EM菌,EM菌生产方法,每生产1公斤成本几毛钱

    详情    本产品含EM复合有益微生物菌种经过提纯复壮活菌菌种和营养培养基,在2020年4月再次升级,能够生产高浓度约40公斤以上的EM活菌原液,活菌含量总数与使用效果超越市场购买的大部分成品产品,而 ...

  • 一种治疗静脉曲张制剂及其生产方法.pdf

    <一种治疗静脉曲张制剂及其生产方法.pdf>由会员分享,可在线阅读,更多相关<一种治疗静脉曲张制剂及其生产方法.pdf(4页珍藏版)>请在专利查询网上搜索. 1.(10)申请公 ...

  • 一种用于治疗感冒病的药贴及其生产方法.pdf

    一.技术领域 本发明涉及一种药物及生产方法,具体地说是一种用于治疗感冒病的药 贴及其生产方法,属于药品技术领域. 二.背景技术 感冒是一种常见多发性疾病,而且随着季节性的不同常常发生传播流 行.感冒初 ...

  • 三大特质熔铸早期中华文明基因

    中华文明源远流长,辉煌灿烂.优秀的文明基因是中华文明生生不息的原动力,越来越多的考古学证据表明,在中华文明的早期阶段已经形成三个基本特征.2011年12月10日,仿司母戊青铜鼎,河南省安阳市殷墟遗址. ...

  • 「抗氧剂168供应」抗氧剂168的生产方法及用途

    抗氧剂168为白色结晶粉末.溶于苯.甲苯.汽油,不溶于水和醇类,具有低挥发性.是一种性能优异的亚磷酸酯抗氧剂,其抗萃取性强,对水解作用稳定,并能显著提高制品的光稳定性,可以与多种酚类抗氧剂复合使用. ...

  • 「抗氧剂供应」抗氧剂168的生产方法与用途

    抗氧剂168是一种优良的亚磷酸酯类抗氧剂,外观为白色粉末,易溶于苯.氯仿.环己烷等有机溶剂,微溶于乙醇.丙酮,不溶于水.醇等极性溶剂,微溶于酯类.毒性低,挥发性低,热稳定性高,耐水解性能优良,能有效的 ...