电熔锆刚玉砖的生产工艺

玻璃窑用电熔锆刚玉砖的熔铸工艺

路玉超

摘要

近年来，我国熔铸耐火材料熔铸工艺方面有了很大发展，详细介绍了AZS 锆刚玉砖从原料、制模到浇铸以及浇铸后退火的全过程，着重讲述了熔融工艺、浇铸工艺以及浇铸过程中产生的缺陷和防治方法。

关键词：AZS高刚玉砖砂型熔融工艺浇铸工艺缺陷冒口

目录

一熔化工艺 (3)

1. AZS原料 (3)

2．电弧炉工作原理 (3)

3．AZS熔化原理 (3)

3.1 熔化过程的物理化学反应 (3)

4. 熔融工艺 (5)

4.1 还原法 (5)

4.2 氧化法 (5)

二．砂型的制作 (6)

1. 砂型制备的原料 (6)

1.1 有较好的透气性 (6)

1.2 有良好的耐热冲击强度 (6)

1.3有良好的热机械性能 (6)

1.4锆刚玉砖表面不产生化学粘砂 (6)

2. 砂型的制作工艺 (6)

三.浇铸 (7)

1. 浇铸的方法 (7)

1.1普通浇铸法 (7)

1.2 倾斜浇铸法 (7)

1.3 无缩孔浇铸 (7)

2. 浇铸过程的特征 (7)

3. 浇铸工艺 (8)

3.1 浇铸温度 (8)

3.2浇铸速度和浇铸时间 (8)

3.3 补浇 (9)

4. 浇铸与浇铸中气孔的关系 (9)

4.1 由铸型材料引发的气孔 (9)

4.2 由浇铸操作引发的气孔 (9)

5. 浇铸过程中的缺陷及防治措施 (10)

5.1 浇铸过程中的缺陷 (10)

5.2 铸件中缩松的形成及其影响因素 (11)

5.3 减少铸件缩松和缩孔的基本方法 (11)

5.4冒口 (11)

四.AZS退火工艺 (12)

1. 铸件的凝固 (12)

2. 铸件的退火 (13)

2.1 保温箱退火法 (13)

2.2 隧道窑退火 (13)

结论 (14)

参考文献 (14)

玻璃窑用锆刚玉砖的熔铸工艺

一 熔化工艺

1.AZS 原料

AZS 用原料有五种：氧化铝、锆英砂、富锆砂、纯碱、硼砂。

1) 氧化铝的引入一般选用工业氧化铝，生产要求其含水量应小于0.3%，烧失量最好小于0.15%，一吨AZS-33电熔砖约需0.62吨氧化铝。

2) 锆英砂主要引入2ZrO 和2SiO ,但其中还含有少量的2TiO 和23Fe O ，

23Fe O 能使AZS 产品染色，造成粗晶砂眼，同时也影响开裂，故其含

量应小于0.2%,2TiO 影响铸件在冷却过程中开裂，另外也会影响产品

的氧化工艺，故其含量应限制小于0.2%，吨AZS-33电熔砖约需0.65

锆英砂。

3) 富锆砂又称脱硅锆，AZS 中的二氧化硅全部来源于锆英石，2ZrO 不足部分，由富锆砂补充。

4) 纯碱引入氧化钠，作为AZS 砖的助熔剂，一般采用二级品，一吨AZS-33电熔砖约需20kg 纯碱。

5) 硼砂也是AZS 砖的助熔剂，一吨AZS-33电熔砖约需20kg 硼砂。 2 .电弧炉工作原理

电弧炉炉体由炉底、炉壁、和炉盖三部分组成，从炉盖插入三根石墨电极，成三角形，在三根电极中心投影位置铺上5-10kg 起弧焦，将焦炭拍实后，让三相电极同步下降，一处焦炭，便引发三极同时起弧，起弧后，缓慢加料，以不击断弧为原则，而电流不超过额定值为宜，一般起弧半小时后，电流便能稳定，其后便进入控制期。配合料电阻很大，电弧达到配合料上便产生巨大的热量，以此来时配合料熔融。

3 .AZS 熔化原理

AZS 熔化的工艺目的有四个：是配合料中的氧化铝熔融并重新结晶为刚玉；是锆英石分解后的氧化锆熔融并重新结晶为斜锆石；用钠硼做变性剂，一直莫来石生成并与二氧化硅生成制品所需的玻璃相；制取化学成分均匀，含碳量少，含气泡最少，并具有一定温度和良好浇铸性能的熔液，以便铸出优质产品。

3.1 熔化过程的物理化学反应

1) 氧化铝

12002323C r Al O Al O α︒−−−−→--(固)

2323Al O Al O αα--−−→（固）（液）

液态23Al O α-在冷却时结晶为刚玉

2) 锆英石

其中主要含硅酸锆，按下式分解：

1540422C ZrSiO ZrO Si o ︒−−−−−→+开始

22()ZrO ZrO −−→液

锆英石的熔点是2430度，但在AZS 中的助熔剂作用下则无需这么高的温度，总之氧化锆要由低温晶型（六方晶系）向高温晶型（四方晶型）转化为斜锆石。

3) 纯碱与硼砂

纯碱分解，硼砂分解，然后与锆英石中的二氧化硅及杂质铁钛等熔剂生成硅酸盐玻璃。

2322

247222322223223,10210(,gO)Na CO Na O CO Na B O H O Na O B O H O

SiO Na O B O TiO Fe O CaO M −−→+⋅−−→+++++−−→，硅酸盐玻璃

4) 氧化钠不足

熔体中的部分氧化硅生成莫来石，这是制品中不希望存在的结晶。

2322323+232Al O SiO Al O SiO −−→⋅（莫来石） 5) 熔化过程

由于电极在不断的燃烧，还发生下列反应：

部分氧化硅被炭还原：

2+SiO C SiO CO −−→↑+↑

22+SiO C Si CO ↑−−→↑+

在炉上部较冷的地方，硅被氧化生成二氧化硅，沉淀为白色棉絮状物。

22Si O SiO −−→+↓

2222SiO O SiO −−→+↓

6) 原料潮湿或配合料吸潮

水分在炉内高温作用下分解，产生的氢气边熔解在熔液中，使熔液出现泡沫

或不易收缩，从而造成铸件缩孔分散或致密部分出现大量针孔，很多人认为水分会在炉内烘干，但实际观察发现，料层在电弧处直接塌落进入高温熔液，没有干燥阶段，电弧炉温度很高，炉料立即熔结，没有干燥时间，所以炉料必须是干燥无水的才能熔制出致密产品。