CN102241520A - 一种α氧化铝制品的熔铸方法 - Google Patents

一种α氧化铝制品的熔铸方法 Download PDF

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本发明公开了一种α氧化铝制品的熔铸方法，它的步骤如下：根据以下化学成分计算出原料的重量，以基于氧化物的重量份数表示：Al2O3：98～99、SiO2：0.1～0.5、Na2O：0.9～1.2，将制成混合料，然后加入到电弧炉中进行熔化精炼，再浇铸到模具中，除去模型，得到α氧化铝制品。本发明制成的α氧化铝制品没有裂纹、结构致密、耐火度和高温结构强度高，高温化学稳定性好，其中耐火度在1900℃以上，常温抗压强度大于200MPa，可以很好地满足有色金属冶炼炉和高温隧道窑使用需求，使用寿命长，大大降低了用户的生产成本，为用户带来了可观的经济效益。

Description

一种α氧化铝制品的熔铸方法
技术领域
本发明涉及一种熔铸耐火产品，具体涉及一种α氧化铝制品的熔铸方法。
背景技术
在有色金属冶炼炉和高温隧道窑等关键部位使用的耐火产品，由于直接接触有色金属熔液或承受≥1700℃以上的高温，需要有超强的耐高温和抗侵蚀能力，而熔铸α氧化铝制品正好可以满足这些要求，但由于熔铸α氧化铝制品生产难度极大，主要表现在熔化结晶过程中，体积变化大(约有23.5％)，使制品极易产生裂纹，同时，由于高温的氧化铝熔液容易大量吸收气体，使得制品气孔率增大，结构不致密，严重影响使用寿命。因此，许多厂家采用熔铸α-β氧化铝制品代替使用，直接影响了窑炉的正常使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是α氧化铝制品在生产过程中极易产生裂纹，结构不致密，提供一种没有裂纹、结构致密，能满足有色金属冶炼炉和高温隧道窑使用需求的熔铸α氧化铝制品的生产方法。
本发明的技术方案是：一种α氧化铝制品的熔铸方法，它的步骤如下：
(1)根据以下化学成分计算出原料的重量，以基于氧化物的重量份数表示：Al2O3：98～99、SiO2：0.1～0.5、Na2O：0.9～1.2，将原料将原料加入到混合机中，混合20～40分钟，制成混合料；
(2)将步骤(1)中的混合料加入到电弧炉中进行熔化精炼，控制二次电压为100～250V，电流3000～6000A，熔化时间为50～120分钟；
(3)将步骤(2)中熔化好的熔液浇铸到模具中，浇铸速度为按制品重量5～50kg/秒；
(4)按制品重量，每100kg等待0.5～3分钟，确定制品表面有8～50mm的凝固层时，除去模型；
(5)将脱去模型的制品进行退火处理，待制品的温度降到室温～80℃时，将制品取出，进行表面清理，得到α氧化铝制品。
所述步骤(1)中原料的化学成分基于氧化物的重量份数表示：Al2O3：98.5～99、SiO2：0.1～0.4、Na2O：0.9～1.0。
所述Al2O3来源于Al2O3≥99％的工业氧化铝粉，所述SiO2来源于SiO2≥99％的精制硅砂，所述Na2O来源于Na2CO3≥99％的一级工业碳酸钠。
所述Al2O3优选来源于Al2O3≥99.3％的煅烧刚玉粉，所述SiO2优选来源于SiO2≥99.5％的精制硅砂，所述Na2O优选来源于食用纯碱。
所述步骤(2)中控制二次电压优选为150～230V，电流3500～5000A。
所述步骤(3)中将熔化好的熔液浇铸到采用刚玉砂或石墨板制成的模具中，浇铸速度为按制品重量10～40kg/秒。
所述步骤(4)中确定制品表面优选有15～40mm的凝固层时，除去模型。
所述步骤(5)中将脱去模型的制品快速埋入保温介质中保温退火，中间停留时间0～5分钟，所述保温介质为工业氧化铝粉，保温介质四周保温层厚度200～400mm。
所述步骤(5)中将脱去模型的制品放入退火炉中进行退火处理。
本发明的有益效果是：本发明的α氧化铝制品的熔铸方法通过精选原料，控制二次电压和电流，使制品性能稳定，保证了炉内熔化温度，并且可以加快混合料的熔化速度，在确定制品表面有8～50mm的凝固层时，除去模型，使制品表面急冷，结晶细密，提高制品的抗侵蚀性能，将制品快速保温退火，防止制品暴露空气中时间过长，产生边角爆裂缺陷。本发明制成的α氧化铝制品没有裂纹、结构致密、耐火度和高温结构强度高，高温化学稳定性好，其中耐火度在1900℃以上，常温抗压强度大于200Mpa，可以很好地满足有色金属冶炼炉和高温隧道窑使用需求，使用寿命长，大大降低了用户的生产成本，为用户带来了可观的经济效益。
具体实施方式
实施例1
一种α氧化铝制品的熔铸方法，它的步骤如下：
(1)根据以下化学成分计算出原料的重量，以基于氧化物的重量份数表示：Al2O3：98.5、SiO2：0.1、Na2O：0.9，将原料加入到混合机中，混合30分钟，制成混合料，Al2O3来源于Al2O3≥99％的工业氧化铝粉，SiO2来源于SiO2≥99％的精制硅砂，Na2O来源于Na2CO3≥99％的一级工业碳酸钠，每炉加料1000kg，每100分钟生产一炉；
(2)将步骤(1)中的混合料加入到电弧炉中进行熔化精炼，控制二次电压为170V，电流5000A，熔化时间为100分钟，在此工序中，首先要控制好电流、电压以及加料量，同时要控制好炉内熔液面，保证每炉浇铸完毕后，炉内剩余熔液深度为200～250mm；
(3)将步骤(2)中熔化好的熔液浇铸到石墨板制成的模具中，浇铸速度为按制品重量10kg/秒；
(4)按制品重量，每100kg等待2分钟，确定制品表面有20mm的凝固层时，除去模型；
(5)将脱去模型的制品快速埋入工业氧化铝粉中保温退火，中间停留时间1～5分钟，四周保温层厚度200mm，待保温退火的产品降到80℃时，可将产品取出，进行表面清理，得到制品，经检验合格后，按用户要求切磨、加工以及组装等。
实施例2
一种α氧化铝制品的熔铸方法，它的步骤如下：
(1)根据以下化学成分计算出原料的重量，以基于氧化物的重量份数表示：Al2O3：99、SiO2：0.5、Na2O：1.2，将原料加入到混合机中，混合20分钟，制成混合料，Al2O3来源于Al2O3≥99％的工业氧化铝粉，SiO2来源于SiO2≥99％的精制硅砂，Na2O来源于Na2CO3≥99％的一级工业碳酸钠，每炉加料500kg，每60分钟生产一炉；
(2)将步骤(1)中的混合料加入到电弧炉中进行熔化精炼，控制二次电压为210V，电流4800A，熔化时间为60分钟；
(3)将步骤(2)中熔化好的熔液浇铸到石墨板制成的模具中，浇铸速度为按制品重量20kg/秒；
(4)按制品重量，每100kg等待0.5分钟，确定制品表面有8mm的凝固层时，除去模型；
(5)将脱去模型的制品快速埋入工业氧化铝粉中保温退火，中间停留时间1～5分钟，四周保温层厚度400mm，待保温退火的产品降到50℃时，可将产品取出，进行表面清理，得到制品，经检验合格后，按用户要求切磨、加工以及组装等。
实施例3
一种α氧化铝制品的熔铸方法，它的步骤如下：
(1)根据以下化学成分计算出原料的重量，以基于氧化物的重量份数表示：Al2O3：99、SiO2：0.3、Na2O：1.0，将原料加入到混合机中，混合20分钟，制成混合料，Al2O3来源于Al2O3≥99％的工业氧化铝粉，SiO2来源于SiO2≥99％的精制硅砂，Na2O来源于Na2CO3≥99％的一级工业碳酸钠，每炉加料1200kg，每130分钟生产一炉；
(2)将步骤(1)中的混合料加入到电弧炉中进行熔化精炼，控制二次电压为230V，电流4500A，熔化时间为130分钟；
(3)将步骤(2)中熔化好的熔液浇铸到刚玉砂制成的模具中，浇铸速度为按制品重量25kg/秒；
(4)按制品重量，每100kg等待1分钟，确定制品表面有10mm的凝固层时，除去模型；
(5)将脱去模型的制品快速埋入工业氧化铝粉中保温退火，中间停留时间2分钟，四周保温层厚度300mm，待保温退火的产品降到60℃时，可将产品取出，进行表面清理，得到制品，经检验合格后，按用户要求切磨、加工以及组装等。
实施例4
一种α氧化铝制品的熔铸方法，它的步骤如下：
(1)根据以下化学成分计算出原料的重量，以基于氧化物的重量份数表示：Al2O3：98.5、SiO2：0.4、Na2O：0.9，将原料加入到混合机中，混合40分钟，制成混合料，Al2O3来源于Al2O3≥99.3％的煅烧刚玉粉，所述SiO2来源于SiO2≥99.5％的精制硅砂，所述Na2O来源于食用纯碱，每炉加料1000kg，每90分钟生产一炉；
(2)将步骤(1)中的混合料加入到电弧炉中进行熔化精炼，控制二次电压为150V，电流3500A，熔化时间为90分钟；
(3)将步骤(2)中熔化好的熔液浇铸到刚玉砂制成的模具中，浇铸速度为按制品重量5kg/秒；
(4)按制品重量，每100kg等待3分钟，确定制品表面有50mm的凝固层时，除去模型；
(5)将脱去模型的制品放入退火炉中进行退火处理，待制品降到50℃时，将制品取出，进行表面清理，得到制品，经检验合格后，按用户要求切磨、加工以及组装等。
实施例5
一种α氧化铝制品的熔铸方法，它的步骤如下：
(1)根据以下化学成分计算出原料的重量，以基于氧化物的重量份数表示：Al2O3：98.8、SiO2：0.3、Na2O：1.1，将原料加入到混合机中，混合20分钟，制成混合料，Al2O3来源于Al2O3≥99％的工业氧化铝粉，SiO2来源于SiO2≥99％的精制硅砂，Na2O来源于Na2CO3≥99％的食用纯碱，每炉加料600kg，每60分钟生产一炉；
(2)将步骤(1)中的混合料加入到电弧炉中进行熔化精炼，控制二次电压为250V，电流6000A，熔化时间为60分钟；
(3)将步骤(2)中熔化好的熔液浇铸到刚玉砂制成的模具中，浇铸速度为按制品重量50kg/秒；
(4)按制品重量，每100kg等待2.5分钟，确定制品表面有40mm的凝固层时，除去模型；
(5)将脱去模型的制品放入退火炉中进行退火处理，待制品降到45℃时，将制品取出，进行表面清理，得到制品，经检验合格后，按用户要求切磨、加工以及组装等。
实施例6
一种α氧化铝制品的熔铸方法，它的步骤如下：
(1)根据以下化学成分计算出原料的重量，以基于氧化物的重量份数表示：Al2O3：98.6、SiO2：0.4、Na2O：1.2，将原料加入到混合机中，混合40分钟，制成混合料，Al2O3来源于Al2O3≥99％的工业氧化铝粉，SiO2来源于SiO2≥99％的精制硅砂，Na2O来源于Na2CO3≥99％的一级工业碳酸钠，每炉加料1200kg，每150分钟生产一炉；
(2)将步骤(1)中的混合料加入到电弧炉中进行熔化精炼，控制二次电压为150V，电流3500A，熔化时间为150分钟；
(3)将步骤(2)中熔化好的熔液浇铸到石墨板制成的模具中，浇铸速度为按制品重量40kg/秒；
(4)按制品重量，每100kg等待2分钟，确定制品表面有20mm的凝固层时，除去模型；
(5)将脱去模型的制品快速埋入工业氧化铝粉中保温退火，中间停留时间3分钟，四周保温层厚度300mm，待保温退火的产品降到60℃时，可将产品取出，进行表面清理，得到制品，经检验合格后，按用户要求切磨、加工以及组装等。
实施例7
一种α氧化铝制品的熔铸方法，它的步骤如下：
(1)根据以下化学成分计算出原料的重量，以基于氧化物的重量份数表示：Al2O3：99、SiO2：0.3、Na2O：0.9，将原料加入到混合机中，混合20分钟，制成混合料，Al2O3来源于Al2O3≥99％的工业氧化铝粉，SiO2来源于SiO2≥99.5％的精制硅砂，Na2O来源于Na2CO3≥99％的食用纯碱，每炉加料800kg，每80分钟生产一炉；
(2)将步骤(1)中的混合料加入到电弧炉中进行熔化精炼，控制二次电压为180V，电流4000A，熔化时间为80分钟；
(3)将步骤(2)中熔化好的熔液浇铸到刚玉砂制成的模具中，浇铸速度为按制品重量35kg/秒；
(4)按制品重量，每100kg等待1分钟，确定制品表面有10mm的凝固层时，除去模型；
(5)将脱去模型的制品放入退火炉中进行退火处理，待制品降到60℃时，将制品取出，进行表面清理，得到制品，经检验合格后，按用户要求切磨、加工以及组装等。
实施例8
一种α氧化铝制品的熔铸方法，它的步骤如下：
(1)根据以下化学成分计算出原料的重量，以基于氧化物的重量份数表示：Al2O3：98.8、SiO2：0.4、Na2O：1.8，将原料加入到混合机中，混合40分钟，制成混合料，Al2O3来源于Al2O3≥99.3％的煅烧刚玉粉，SiO2来源于SiO2≥99.5％的精制硅砂，Na2O来源于使用纯碱，每炉加料1000kg，每120分钟生产一炉；
(2)将步骤(1)中的混合料加入到电弧炉中进行熔化精炼，控制二次电压为100V，电流6000A，熔化时间为120分钟；
(3)将步骤(2)中熔化好的熔液浇铸到石墨板制成的模具中，浇铸速度为按制品重量30kg/秒；
(4)按制品重量，每100kg等待2.5分钟，确定制品表面有40mm的凝固层时，除去模型；
(5)将脱去模型的制品快速埋入工业氧化铝粉中保温退火，中间停留时间2分钟，四周保温层厚度300mm，待保温退火的产品降到60℃时，可将产品取出，进行表面清理，得到制品，经检验合格后，按用户要求切磨、加工以及组装等。

Claims (9)

1.一种α氧化铝制品的熔铸方法，其特征在于它的步骤如下：
(1)根据以下化学成分计算出原料的重量，以基于氧化物的重量份数表示：Al2O3：98～99、SiO2：0.1～0.5、Na2O：0.9～1.2，将原料将原料加入到混合机中，混合20～40分钟，制成混合料；
(2)将步骤(1)中的混合料加入到电弧炉中进行熔化精炼，控制二次电压为100～250V，电流3000～6000A，熔化时间为50～120分钟；
(3)将步骤(2)中熔化好的熔液浇铸到模具中，浇铸速度为按制品重量5～50kg/秒；
(4)按制品重量，每100kg等待0.5～3分钟，确定制品表面有8～50mm的凝固层时，除去模型；
(5)将脱去模型的制品进行退火处理，待制品的温度降到室温～80℃时，将制品取出，进行表面清理，得到α氧化铝制品。
2.根据权利要求1所述的α氧化铝制品的熔铸方法，其特征在于：所述步骤(1)中原料的化学成分基于氧化物的重量份数表示：Al2O3：98.5～99、SiO2：0.1～0.4、Na2O：0.9～1.0。
3.根据权利要求1或2所述的α氧化铝制品的熔铸方法，其特征在于：所述Al2O3来源于Al2O3≥99％的工业氧化铝粉，所述SiO2来源于SiO2≥99％的精制硅砂，所述Na2O来源于Na2CO3≥99％的一级工业碳酸钠。
4.根据权利要求1或2所述的α氧化铝制品的熔铸方法，其特征在于：所述Al2O3来源于Al2O3≥99.3％的煅烧刚玉粉，所述SiO2来源于SiO2≥99.5％的精制硅砂，所述Na2O来源于食用纯碱。
5.根据权利要求1所述的α氧化铝制品的熔铸方法，其特征在于：所述步骤(2)中控制二次电压为150～230V，电流3500～5000A。
6.根据权利要求1所述的α氧化铝制品的熔铸方法，其特征在于：所述步骤(3)中将熔化好的熔液浇铸到采用刚玉砂或石墨板制成的模具中，浇铸速度为按制品重量10～40kg/秒。
7.根据权利要求1所述的α氧化铝制品的熔铸方法，其特征在于：所述步骤(4)中确定制品表面有15～40mm的凝固层时，除去模型。
8.根据权利要求1所述的α氧化铝制品的熔铸方法，其特征在于：所述步骤(5)中将脱去模型的制品快速埋入保温介质中保温退火，中间停留时间0～5分钟，所述保温介质为工业氧化铝粉，保温介质四周保温层厚度200～400mm。
9.根据权利要求1所述的α氧化铝制品的熔铸方法，其特征在于：所述步骤(5)中将脱去模型的制品放入退火炉中进行退火处理。
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