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高强抗铝渗透浇注料的开发与应用

周矿民
洛阳冠锦耐材窑业有限公司
联系方式：13703881183

摘要研究了在特级高铝矾土做为主材质，氧化物超细粉，纯铝酸钙水泥

作为基准浇注料中,添加“不润湿”的耐火组元(SiC、Cr2O3、BaSO4)，对浇注
料抗铝渗透性能的影响,开发了高强抗铝渗透浇注料。在熔铝反射炉上实际应用

效果良好。

关键词高强抗铝渗透浇注料SiC、Cr2O3、BaSO4

前言

随着我国经济的飞速发展,各行业对铝材的需求急剧增加,全国各地新建及
改扩建熔铝炉的数目大幅度上升,反射炉是目前铝加工行业最主要的熔炼炉,因
其具有容量大热效率较高操作较易等特点而被广泛应用，随着反射炉的不断大
型化和强化冶炼，对作为内衬的耐火材料的提出了更为苛刻的需求。耐火材料的

质量和性能成为直接影响炼铝工业产品质量、生产成本的较为关键的因素。
反射炉使用温度800－1000℃，远比钢铁行业使用温度低得多，但由于铝是
很活泼的金属，加上铝合金中的Mg、Mn、Si、Zn等均为很活泼元素，很易
与耐火材料中的一些成分反应，金属铝及合金熔液易渗入耐火材料中，使炉衬产

生结构剥落,是造成耐火材料损坏的主要原因。本文主要研究了基质中不同的添
加组份对浇注料抗渗透性能的影响,开发了一种抗渗透性能优良的高强浇注料。

1．反射炉耐火材料内衬的侵蚀损坏机理

1.1金属铝及铝合金侵蚀耐火材料内衬的过程

1)金属铝及铝合金极易渗入耐火材料中；如金属铝的熔液在750℃时的粘
度为0.104Pa.S与20℃的水粘度（0.10Pa.S）相当接近，因此金属铝及铝合金的
流动性极好，容易向炉衬内部渗入。
2)金属铝及铝合金中的合金元素化学活性高，对耐火材料中的SiO2、R2O、

Fe2O3、TiO2有很强的还原能力，而且是强热反应。主要反应有：

33
AI+2SiO2AI2O3+2Si

3Mg+AI2O33MgO+2AI

2AI+Fe2O3AI2O3+2Fe
3)一些合金元素如镁等有很高的蒸气压，其蒸汽比铝液更易渗入耐火材
料，随之又被氧化，然后与内衬组分发生反应。

2Mg(g)+O22MgO

2MgO+AI2O3MgAI2O4
1.2耐火材料内衬的损坏原因

1)铝液同炉衬耐火材料之间的物理、化学反应过程不仅使产品质量受到
影响，而且使炉衬变质、结构疏松和破坏，成为炉衬短寿的主要原因。
2)铝液同炉衬的反应使炉衬表面结瘤、鼓包和沉淀杂物，炉瘤由氧化物

（MgO、AI2O3、SiO2）组成，是一种极坚硬的聚合物，用机械方法清理必然
损坏炉衬。
3)反射炉在生产中，由于不断添加铝锭及合金，在操作过程中，铝锭及合
金块对炉口、炉底及炉墙撞击及磨损非常严重，成为炉衬短寿的另外一个原因。
从以上可以看出，要提高铝熔炼炉衬寿命就要阻止铝液与镁等合金蒸汽的
渗入，以及渗入后如何使之形成致密层，同时提高耐火材料的强度，增加抗磨

损、抗机械冲击的性能。

2．实验

2.1原料和方法

普通粘土质材料和以SiO2为主成份的材料不宜作为熔铝用耐火材料，如上所

述Al与SiO2易发生反应，仅这一反应，使耐火材料侵蚀非常严重，因此选用AI2O3
含量高的材质能提高抗铝渗透浇注料的抗侵蚀能力，因此我们选用了特级高铝矾

土做为主材质，其化学组成（w,%）为：AI2O388.6,SiO24.9，Fe2O32.1。
其余组分为氧化物超细粉（≤5μm），纯铝酸钙水泥及高效分散剂作为基准试
样（简称A）。
在浇注料其余配合比相同的条件下，改变基质的部分成分的含量，分别添加
“不润湿”的耐火组元(SiC＋Si、Cr2O3、BaSO4)，纯度均为工业纯，同时均以
≤10μm的细粉形式加入，试样编号分别为B、C、D，观察对浇注料抗渗透的
改进情况。

2.2试样制备与性能测试

根据配比秤取原料，在搅拌机中干混均匀，加入一定量的水混合好后，振动

成型，试样尺寸为：40×40×160mm.试样室温养护24h后脱模，经110℃24h
烘干后，分别在800℃3h、1000℃3h、1300℃3h热处理。检测烘干及中、高
温的烧后的常温性能。

采用静态坩埚法进行渣蚀实验，坩埚尺寸为150×150×150mm,内径为∮50

×80mm,经烘干后,分别放入工厂使用的金属铝、铝合金，其化学成分见下表
金属铝、铝合金化学成分表1
元素金属铝%铝合金%
Si0.0350.23
Fe0.140.21
Mg0.00052.6
Cu0.00031.5

坩埚试样1000℃×72h保温处理后，对称地切成两半，观察和比较断面侵蚀和
渗透情况。

3．结果与讨论

3.1抗铝渗透性能

为了形成严酷的工作条件,所选择的试验温度为1000℃,工业炉中熔融金属
表面上方受应力最大的部