高純鋁金屬和鋁合金需求的逐漸增加,鋁工業(yè)爐爐襯用耐火澆注料的質量也變得越來越重要。傳統(tǒng)澆注料和低水泥澆注料含有的 SiO2、Fe2O3 和 TiO2 成分會被還原成相應的金屬,污染鋁液,并在耐火襯表面形成剛玉層。為了克服這一問題,一般采用高鋁澆注料作耐火襯,有時還聯合添加 BaSO4 和 CaF2 作為抗?jié)櫇駝┮越档徒饘俚臐B透和渣的侵蝕。有文獻表明,六鋁酸鈣對鋁液具有抗?jié)櫇裥、抗(jié)B透性和抗侵蝕性。為此,印度研究人員合成出了高致密鋁酸鈣材料,并用其開發(fā)了鋁工業(yè)用高鋁澆注料。
將方解石和活性氧化鋁按一定比例混合,成型、干燥后,分兩步燒結,得到高致密鋁酸鈣,其性能如下: 顯氣孔率8.7%,體積密度3.18 g·cm-3,w( Al2O3 ) = 90.6% ,w( CaO) = 7.8%,w( Fe2O3 ) = 0.17% ,w( SiO2 ) = 1.1% ; 主晶相為六鋁酸鈣,次晶相為剛玉。
采用上述合成鋁酸鈣材料配制了兩種高鋁澆注料: 1# 澆 注料采用合成鋁酸鈣材料作為粗、中顆粒,2# 澆注料采用合成 鋁酸鈣材料作為中、細顆粒; 兩種澆注料的化學組成基本相 同,Al2O3、CaO、Fe2O3、TiO2 的質量分數分別為67.8% ~ 68.0% 、7.8% ~ 7.9% 、0.78% 、0.66% ~0.68% 。
加水攪拌時發(fā)現,1# 澆注料的需水量( w) 為 12%,比2#澆注料的13%稍低。經攪拌、成型后,兩種澆注料分別在110 ℃ 24 h、1000 ℃ 3 h 和1200 ℃3 h 熱處理,然后檢測其性能,結果見表 1。可以看出: 與 2# 試樣相比,1# 試樣 110 ℃ 干燥后的顯氣孔率較低,體積密度和常溫抗折強度較大; 1 000、1 200 ℃燒后,兩種試樣的顯氣孔率和體積密度相似,而1# 試樣的常溫抗折強度,燒后線收縮率和熱導率( 300、600 以及 1 000 ℃ ) 均比2#試樣的高。
抗鋁液潤濕和抗鋁液侵蝕試驗: 將金屬鋁放入上述兩種配比的坩堝試樣中,加蓋,放入電爐中,以5 ℃ ·min-1的速率加熱到 1 200 ℃并保溫 2 h。結果表明: 2# 試樣的抗鋁液潤濕性和抗鋁液侵蝕性比 1# 試樣的好。