CN116390898A - 耐火喷嘴 - Google Patents

Abstract

本文提供了一种用于产生耐火产品的系统、设备和方法，并且更具体地，涉及一种用于产生加热的耐火材料、被动耐火材料、过渡板、可模制耐火材料以及如加热的喷嘴、加热的销、套管和挡板等附件的系统、设备和方法。如本文所公开的加热的耐火通道可以包含：工作表面，所述工作表面用于将熔融金属容纳在所述通道内；芯，所述芯邻近所述工作表面；一个或多个加热元件，所述一个或多个加热元件安置在所述芯内；以及隔热材料，其中所述芯安置在所述工作表面与所述隔热材料之间。所述一个或多个加热元件可以模制到所述芯中。所述加热元件可以是电阻加热元件。

Description

耐火喷嘴

技术领域

本公开涉及一种用于产生耐火产品的系统、设备和方法，并且更具体地，涉及一种用于产生加热的耐火材料、被动耐火材料、T板、可模制耐火材料以及如加热的喷嘴、加热的销、套管和挡板等附件的系统、设备和方法。

背景技术

金属产品可以以各种方式形成；然而，许多形成方法首先需要铸锭、坯锭或其它铸件，所述铸件可以用作原材料，可以由所述原材料制造金属最终产品，如例如通过轧制、挤压或机加工。制造铸锭或坯锭的一种方法是通过称为直接激冷铸造的连续铸造工艺，由此竖直定向的模腔位于竖直向下平移到铸造坑的平台上方。起动器块可以位于平台上并且至少最初形成模腔的底部以开始铸造工艺。直接激冷铸造可以用多个模腔来进行，由此熔融金属被分配到各个模腔中。有问题的是，在模腔阵列的一侧引入的熔融金属在到达远离熔融金属源的模腔时冷却到不同的温度。使用耐火通道将熔融金属供应到模腔，其中通道由对热量具有耐性的耐火材料形成，并且由于耐火材料的性质，当熔融金属沿着耐火通道行进时，其减少了热损失。然而，熔融金属的热损失仍然显著，特别是在具有多个模腔的模架上。进一步，金属温度从熔炉下降到熔炉流槽中的台面。在一些情况下，将熔融金属从熔炉运送到坯锭台的这些熔炉流槽可以为约100英尺。

熔炉与各个坯锭模腔之间的温度变化会带来问题。温度变化经常发生在铸造持续时间内，其中耐火材料最初是冷的，但是随着铸造的进行而变热，使得金属最初向耐火材料损失大量的热量。在铸造工艺接近结束时，耐火材料已经被从金属中带走的热量加热，使得从金属中损失的热量更少，导致在铸造工艺期间模具处金属的温度的温度变化。温度也因铸件不同而不同。耐火材料在第二次铸造操作开始时可能具有余热，使得温度将不同于第一次铸造操作。随着热量从金属中损失而没有补偿热量，熔融金属的温度趋于下降。熔炉流槽的温度变化可能为约50℃，这对铸造不利。温度本身的误差可能是有害的，因为所述误差的可变性也是有害的。

熔融金属通过一个或多个耐火通道被供应到模腔中，并且被分配到模腔中，熔融金属在模腔中冷却，通常使用冷却流体。其上具有起动器块的平台可以以预定义速度下降到铸造坑中，以允许金属离开模腔并且与起动器块一起下降以凝固。随着更多的熔融金属进入模腔，并且固体金属离开模腔，平台继续下降。这种连续铸造工艺允许金属铸锭和坯锭根据模腔的轮廓形成并且具有仅受铸造坑深度和在其中移动的液压致动平台限定的长度。

发明内容

本公开涉及一种用于产生耐火产品的系统、设备和方法，并且更具体地，涉及一种用于产生加热的耐火材料、被动耐火材料、T板、可模制耐火材料以及如加热的喷嘴、加热的销、套管和挡板等附件的系统、设备和方法。本文所提供的实施例包含加热的耐火通道，所述加热的耐火通道包含：工作表面，所述工作表面用于将熔融金属容纳在所述通道内；芯，所述芯邻近所述工作表面；一个或多个加热元件，所述一个或多个加热元件安置在所述芯内；以及隔热材料，其中所述芯安置在所述工作表面与所述隔热材料之间。根据一些实施例，所述一个或多个加热元件被模制到所述芯中。所述芯可以限定一个或多个模制在其中的通道，所述一个或多个通道被配置成收纳所述一个或多个加热元件。所述一个或多个加热元件可以包含电阻加热元件。一些实施例的工作表面被配置成由一个或多个加热元件加热到超过300℃。所述一个或多个加热元件可以维持在低于1,000℃下。

根据示例实施例，电阻加热元件可以形成为线圈，其中所述线圈形成在芯内，围绕加热的耐火通道的槽。所述芯可以包含耐火材料，所述耐火材料包含至少0.5重量％的微泡。所述微泡包括直径为约60微米的中空玻璃泡。

本公开的实施例可以提供一种用于形成用于铸造金属的耐火组件的耐火材料，所述耐火材料包含以下中的至少一种：胶体二氧化硅或胶体氧化铝；二氧化硅聚集体；纤维；以及微泡，其中所述耐火材料的密度小于每立方米1,200千克。所述微泡可以占所述材料的至少0.5重量％。所述胶体二氧化硅可以是所述材料的至少50重量％。所述耐火材料可以形成为用于直接激冷铸造的过渡板。所述耐火材料可以是约90体积％的二氧化硅聚集体。所述材料可以包含超过1重量％的微泡。所述纤维可以是用于增强的陶瓷纤维。

本文所提供的实施例包含加热的耐火通道，所述加热的耐火通道包含：工作表面；芯，所述芯邻近所述工作表面；背衬，所述背衬邻近所述芯；一个或多个加热元件，所述一个或多个加热元件安置在所述背衬与所述芯之间；以及隔热材料，所述隔热材料邻近所述背衬，其中所述芯安置在所述工作表面与所述背衬之间。所述背衬可以粘合到所述芯。所述加热元件可以被密封在所述背衬与所述芯之间，以保护所述加热元件免受熔融金属影响。

本文所提供的实施例可以包含一种用于模制耐火组件、修补耐火组件或接合耐火组件的耐火材料，所述材料包含：粘合剂材料；填料材料；增强材料；以及至少0.5重量％的微泡。所述材料的密度可以小于每立方米1,200千克。所述增强材料可以包含陶瓷纤维。

本文所提供的实施例可以包含加热的耐火组件，所述加热的耐火组件包含：工作表面，所述工作表面用于保持或引导熔融金属；芯，所述芯邻近所述工作表面；一个或多个加热元件，所述一个或多个加热元件安置在所述芯内；以及隔热材料，其中所述芯安置在所述工作表面与所述隔热材料之间。所述加热的耐火组件可以包含喷嘴、套管、销、挡板、过渡板或通道中的至少一个。

本文所提供的实施例可以包含一种用于直接激冷铸造的过渡板，其中所述过渡板由包含至少90重量％的二氧化硅的材料形成，并且所述过渡板的密度小于每立方米1,200千克。所述材料可以包含至少0.25重量％的微泡。所述材料可以包含盐，以在形成所述过渡板时使所述材料胶凝。

附图说明

至此已经总体上描述了本发明，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制，并且在附图中：

图1展示了根据本公开的示例实施例的耐火通道，所述耐火通道包含当熔融金属流过槽时与熔融金属接触的工作表面；

图2展示了根据本公开的示例实施例的耐火通道，所述耐火通道包含当熔融金属流过槽时与熔融金属接触的工作表面，而不需要背衬；

图3描绘了根据本公开的示例实施例的耐火通道的一部分，所述耐火通道包含芯，所述芯中限定有用于加热元件的通道；

图4展示了根据本公开的示例实施例的倒置的耐火通道，其中施加了铸造背衬；

图5展示了根据本公开的示例实施例的模制有加热元件的芯，所述加热元件模制到经模制的芯中，其中电引线暴露在外；

图6展示了根据本公开的示例实施例的用于直接激冷铸造的槽的横截面，所述槽包含从槽延伸的喷嘴和延伸到喷嘴中的销；

图7展示了根据本公开的示例实施例的图6的槽和喷嘴的横截面，其中销被移除；

图8展示了根据本公开的示例实施例的具有耐火通道的坯锭铸造截面视图，所述耐火通道具有通过套管和过渡板流入到坯锭模具的腔中的熔融金属；并且

图9展示了根据本公开的示例实施例的过渡板。

具体实施方式

现在将参考附图在下文中更全面地描述本公开的示例实施例，在附图中示出了本公开的一些但非全部的实施例。事实上，各实施例可以采用许多不同的形式并且不应被解释为限于本文所阐述的各实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将满足适用的法律要求。贯穿全文，相同的附图标记指代相同的元件。

本公开的实施例总体上涉及一种用于产生耐火产品的系统、设备和方法，并且更具体地，涉及一种用于产生加热的耐火材料、被动耐火材料、T板、可模制耐火材料以及如加热的喷嘴、加热的销、套管和挡板等附件的系统、设备和方法。虽然附图和公开内容集中在作为耐火通道或槽实施的示例性实施例上，但是实施例可以在用于处理熔融金属的铸造操作的各个其它组件中实施。如上所述，除了其它部件外，这些组件还可以包含加热的喷嘴、过渡板和如熔炉流槽、铸锭流槽、坯锭台等组件。因此，本文所描述的主要实施例应当说明加热的耐火组件的结构，而不局限于图中所展示的那些。

用于铸造金属的铸造操作通常涉及将熔融金属从熔炉输送到模具。例如，在直接激冷铸造中，模具台可以包含坯锭模具阵列，其中多个坯锭铸造模具可以布置在模具台内。将熔融金属引入到每个铸造模具涉及将熔融金属从熔炉输送到每个模腔。熔融金属通常首先在模具台的一侧被引入，并且沿着耐火通道流动到达每个模腔。然而，尽管通道的耐火材料隔离了熔融金属，但是随着熔融金属沿着耐火通道流动而相对快速地冷却，熔融金属的温度在跨模具台的耐火通道上变化。铸造操作的分配点上的这种温度变化可能对铸造工艺有害。

金属温度控制是耐火通道或耐火系统的关键功能要求。理想地，熔融金属温度将从熔炉一直到其最终冷却并凝固的模具都保持恒定。最小的温度下降是期望的。然而，现实世界中的耐火通道从熔融金属中吸收一些热量并冷却金属。这种热损失可以通过熔炉温度增加来补偿；然而，这会降低铸件的质量并增加成本，同时在多个模具之间的熔融金属温度仍然具有可变性。

本文所提供的实施例包含耐火通道、系统和产品，其最小化或消除熔融金属在被输送到模腔时的温度损失。本文所描述的实例包含内部加热的耐火材料。实施例可以包含集成在处理熔融铝的耐火材料内的电加热元件。内部加热元件允许对耐火材料进行精确的温度控制，其中耐火材料可以被预先加热，以避免熔融金属首次被引入到耐火材料，如引入到耐火通道中时温度突然下降。进一步，耐火材料可以被加热以使稳态熔融金属流过耐火通道或附件(例如，套管、喷嘴等)。热量可以连续施加到耐火材料，以补偿对流和辐射造成的损失。与被动(非加热)耐火通道相比，本文所描述的实施例提供了对材料流动和一致性的更好控制。

图1展示了耐火材料通道100的示例实施例，所述耐火材料通道包含工作表面110，当熔融金属流过槽105时，所述工作表面与熔融金属接触。工作表面可以被覆盖以阻挡辐射和对流。如铝箔等材料可以为工作表面110提供辐射和对流阻挡。耐火通道进一步包含靠近工作表面的具有致密耐火材料的芯120。芯120可以为约0.5至1.0英寸厚。轻量级隔热材料的背衬140支撑芯120，并且可以粘合到芯。电加热元件130可以安置在芯120与背衬140之间。电加热元件130可以具有多种配置，如直径为约0.2英寸的导线。耐火通道100可以安装在隔热钢架内。

图2展示了耐火材料通道100的另一个示例实施例，所述耐火材料通道包含工作表面110，当熔融金属流过槽时，所述工作表面与熔融金属接触。耐火通道包含靠近工作表面110的芯120；然而，图2的实施例不需要图1的背衬140。相反，电加热元件130嵌入在芯材料内，如下文将进一步描述的，因此不需要背衬材料。

本文所描述的实施例被设计成用所公开的加热系统加热耐火通道100的工作表面110。期望使工作表面110的温度在要流过槽105的熔融金属的预定义相似度内，使得在工作表面110与流过通道100的熔融金属之间没有热传递。此预定义相似度可以是温度范围或百分比，如百分之五、百分之二或甚至百分之一的相似度。任选地，工作表面110的温度可以维持在高于熔融金属的温度的预定量，以补偿熔融金属通过对流和辐射损失的热量。示例实施例的工作表面110是相对较硬的材料，其不易受到钢清洁工具如钢刷和刮刀的损坏。进一步，工作表面110可以相对平滑，以避免熔融金属粘附到表面缺陷或粗糙处。光滑的工作表面110有助于铸造之后的清洁。根据一些实施例，工作表面可以用硬化涂层如与二氧化硅聚集体混合的胶体二氧化硅处理，以封闭工作表面的孔隙并增加硬度。进一步，可以在工作表面110上喷涂氮化硼涂层，以使表面不被铝润湿。

示例实施例的耐火通道的芯120用于平衡相反的目的。本文所描述的实施例的芯120具有足够坚固的材料，以抵抗包含撬力和冲击力的钢制清洁工具，并且是导热的，以有效地接收来自加热元件130的热量，而不会使元件过热。虽然这些性质表明了是高密度材料，但是示例实施例的材料也具有低热容量，使得它将更快地预先加热。进一步，芯120材料可以具有低热导率和低热容量，使得当芯120的温度低时，所述材料将从流过槽105的熔融金属吸收很少的热量。这些性质表明了是低密度材料。本文所描述的实施例提供了一种包含添加微泡(或使用泡沫或填料如细纤维素)的芯材料，同时通过添加耐火纤维来获得韧性。

图3描绘了耐火通道100的示例实施例的一部分，所述耐火通道包含芯120，所述芯中限定有用于加热元件130的通道，所述加热元件由通过电引线135供应的电力供电。所展示的具有工作表面110的芯120将收纳背衬140，以将加热元件130和隔热材料150包围在背衬外部。本文所描述的示例实施例的芯120的密度可以具有每立方米约1000千克至每立方米约1,500千克的密度。较低的密度可能不够坚固耐用，而较高的密度对强度几乎没有益处。

本文所描述的示例实施例的背衬140，虽然不是如上文关于图2所展示的所有实施例中都必须的，但是具有若干种功能。背衬140使芯120的背面隔热，以热隔离芯。背衬可以物理支撑芯，并且防止熔融金属从耐火材料通道泄漏。背衬材料可以包含干燥隔热材料，如粒状微孔隔热材料和/或轻量级可铸材料。微孔粒状隔热材料的导热系数低，并且提供非常好的热性能；然而，它不能提供有效的密封来防止熔融金属泄漏。轻量级可铸材料，如胶体二氧化硅混合物，比微孔隔热材料更具导热性，但是具有牢固地粘合到芯，用于优异的增强和保护免受熔融金属泄漏影响的优点。轻量级铸造材料可以具有相对较轻的密度，如介于每立方米500千克至每立方米1,000千克之间，以最大化隔热值，同时保持足够的物理能力来支撑芯120。示例实施例的背衬140可以在芯被物理安装在最终位置时，如当将耐火通道安装到可以用半英寸厚或更厚的微孔板隔热的钢架或钢槽架中时施加。图4展示了倒置的耐火通道100，其中施加了铸造背衬140。

示例实施例的电加热元件向工作表面施加热量。以此方式，流过耐火材料通道100的熔融金属的熔融金属温度在通道内保持恒定。元件130是电阻加热丝，例如可以是镍铬合金80或Kanthal A1。电加热元件130的导线直径可以是例如约0.03至0.05英寸，并且可以形成为线圈，所述线圈的线圈外直径可以为约0.2英寸。线圈有助于使元件成形，并增加了导线的物理长度，从而增加了总电阻。

根据一些实施例，加热的耐火通道100可以由不具有线圈的电阻加热丝制成。此类元件需要较小的总厚度，这可以提高热性能。然而，直导线更难制造。元件130的线圈形式通常是优选的，因为其拉伸能力允许设计和安装过程中的另一个自由度，从而产生更大程度的标准化。相同的盘绕元件可以用于项目中的大多数加热的耐火组件(例如，通道)，并且对于每个独特的部分被拉伸到不同的节距，并且导致更容易的安装，因为线圈可以被压入凹槽中或者在立柱周围拉伸远比直导线更容易。例如，示例实施例的加热元件130可以被设计用于每平方英寸工作表面五瓦。在此类实施例中，二十英寸长的耐火通道可以具有500平方英寸的工作表面110面积，所述工作表面可以用500至2,500瓦加热。根据测试，取决于芯130材料和背衬140材料，此热通量在工作表面处达到非常高的温度(例如，高于900摄氏度)，其中预先加热时间低至30分钟。根据应用，实施例可以采用每平方英寸五瓦或低至每平方英寸一瓦的加热，这可以提高成本和耐用性。

加热元件130可以用回路控制器和开关来控制。反馈可以是安装在加热元件和工作表面110附近内的K型热电偶。根据示例实施例，热电偶可以使用薄氧化铝管作为电介质安装在加热元件130的线圈内部。任选地，可以使用线圈内部的不锈钢热电偶套管，所述热电偶套管使用耐火砂浆粘附到芯，以实现良好的热耦合。热电偶用于读取指示元件温度的芯的热面。控制元件温度对于保护免受过热影响并稳定系统以避免超过/低于期望温度可能是有用的。这间接地控制了工作表面的温度。测量反馈回路的工作表面温度可能是不实际的，因为工作表面与熔融金属接触。实施例可以被设计成在低功率下运行，如在每平方英寸一瓦下运行，而没有任何温度控制。所述设计和配置可以防止过热，使得反馈回路变得不必要。

加热的耐火通道100采用隔热材料150来达到并维持高温。支撑耐火通道100的框架可以通过如半英寸厚的微孔板或等效物等隔热材料与通道隔热。示例实施例的工作表面110覆盖有抑制对流和辐射热传递的材料，其中甚至铝箔可能就足够了。在不存在合适的隔热材料150的情况下，系统可能无法达到最佳结果所需的高温。虽然可以使用用于支撑耐火通道100的钢架，但是封盖可以从耐火通道中省略。例如，在具有多个坯锭模腔的直接激冷铸造台上，对坯锭模腔的清晰可见性可能比最大化耐火通道的预热或维持热量更重要。在不存在封盖的情况下，工作表面110可以达到400摄氏度或更高的温度，其中熔融铝为大约700摄氏度。尽管有温度差，400摄氏度的预热是有价值的，并且在工作表面的正下方，芯120可以被热浸到更高的平均温度，接近700摄氏度，使得耐火通道100的主体接近金属温度，以提高铸造一致性。实施例可以在耐火通道之上使用工程化封盖，以省略温度控制器，并且以低功率配置满功率运行。例如，低功率的槽可以被设计成在每平方英寸一瓦下连续运行，而没有任何封盖，使得内部温度不会过热。

基于上文所描述的设计和配置，如本文所描述的整体加热的耐火通道预热相对较快，并且功率消耗相对较低。实施例将工作表面110保持在金属温度下或接近金属温度。示例实施例的加热的耐火通道100可以包含加热至700摄氏度的金属温度的工作表面。由于热量通过通道的构造被引导至工作表面，预热可以相对较快并且需要相对低的功率，并且由于热量不会从熔融金属传递至加热的耐火通道，或者反之亦然，铸造一致性将得到改善。

根据本文所描述的示例实施例，工作表面110被配置在适当的相对位置处的加热元件130隔离和加热。加热元件与工作表面之间的距离可以对应于物镜的热阻和物镜的热质量。随着加热元件130位置更靠近工作表面110，热阻和热负荷减小。示例实施例的加热元件130可以尽可能定位成靠近工作表面。在实际应用中，由于熔融金属是导电的，并且必须不与加热元件130发生物理接触，因此需要一些分离。工作表面110与加热元件130之间的分离距离因应用而异。大的耐火通道100在加热元件130与工作表面110之间可能需要半英寸的材料厚度，而由耐火材料制成的喷嘴在加热元件130与和熔融金属接触的喷嘴的表面之间可能仅需要四分之一英寸的材料。加热元件130相对于与熔融金属接触的工作表面的位置是平衡动作。更接近提高了性能，但代价是加热元件暴露和芯120耐用性。

来自加热元件130的热量从所述元件向所有方向传递。热量的比例根据温度梯度和每个矢量相对于其它矢量的热阻来划分。在温度梯度与热阻之比最高的情况下，这些矢量接收的热量最多。理想地，所有热量将传递到芯120和工作表面110，而没有热量传递到背衬140。为了实现这一点或接近这种情况，示例实施例的背衬140相对于工作表面处的耐火通道具有大大降低的热传递系数。示例实施例的背衬140可以具有比芯120小一个数量级的传导率水平，使得芯将接收来自加热元件130的大部分功率和热量。加热元件130靠近工作表面110减少了热需求，而加热元件130与背衬140的隔离增加了工作表面可用的热量供应或来自加热元件的热量比例。

如上文关于图2所展示，实施例可以不需要背衬140，并且加热元件130可以完全包围在芯120中。在此类实施例中，将加热元件130包围在芯120内可以保护加热元件免于损坏。隔热材料150可以通过使芯120隔热来促进热量向工作表面110迁移而提供类似于背衬的功能的一些功能。由背衬140提供的结构支撑可以由芯120材料和用于包围加热元件130的芯材料的增加厚度来提供。

用于改善加热元件与环境的接近和隔离的方法通常与耐火材料的耐久性和对熔融金属泄漏的抵抗力相反。接近促进了较薄的芯120，并且隔离促进了提供较少支撑的轻量级背衬140材料。本文所描述的加热的耐火材料具有两种主要的潜在故障模式：(加热元件的)结构故障和电气故障。加热的耐火通道100和其它加热的耐火组件承受着以钢制工具撬动、撞击和清洁的形式出现的物理损伤/滥用，以及随着其它物理力而倒塌的气动挡板。需要保护加热元件免受熔融金属影响，所述熔融金属会侵蚀和破坏加热元件。熔融金属可以通过芯120中的裂缝侵入加热元件通道，或者通过通道组件之间的接合处的故障泄漏到加热元件通道中。更厚的芯120和更耐用的背衬140提高了耐用性，但是牺牲了加热元件的接近定位和隔离，使得性能受到影响。

本文所描述的实施例提供了一种现浇背衬，以满足结构需求、电气需求和热需求。现浇使得背衬140能够理想地填充芯120后面的空隙，以始终如一地支撑芯。芯120较薄，但相对较硬，而背衬140可以比作粘合和密封到芯的砂浆。隔热材料和框架为加热的耐火通道提供结构支撑，其中隔热材料最终隔离组合件。

在熔融金属铸造中，电加热元件通常具有相对较短的使用寿命。氧气腐蚀最终会破坏电热丝。导线中的铬会形成保护屏障，即氧化铬，其保护导线免于进一步腐蚀。然而，这种薄的氧化层是易碎的，并且可能由于振动、冲击或其它偏转引起的机械应力而破裂。由于氧化铬的热膨胀比基底金属的热膨胀小得多，机械应力可能由导线的快速淬火产生，其中淬火产生外部比内部冷的温度梯度，并且由于热膨胀，氧化层破裂。

本文所描述的具有加热的耐火组件的实施例通过将加热元件包封在静止且温度稳定的耐火材料内来保护加热元件130免受这些影响。在大多数应用中，加热的耐火材料可以是完全静止的。然而，即使在需要移动的应用中，如直接激冷铸造中的倾斜台，加热元件也受到刚性耐火材料的物理约束，从使得抑制了偏转。进一步，耐火材料可以为空气淬火提供缓冲，从而减少加热元件的温度冲击。加热元件受到保护，因为耐火材料有些重且隔热，使得元件不会直接经受淬火。

加热元件130的寿命也取决于温度，因为热能会导致腐蚀。示例实施例的元件温度通过加热元件130接近工作表面110以及加热元件与环境隔离的原理而被最小化。示例实施例的元件温度通常保持在900摄氏度以下。镍铬合金和Kanthal A1在1,000摄氏度以上开始降解。进一步，将加热元件隔离在背衬140与芯120之间或者完全隔离在芯120内提高了加热效率，使得没有必要将温度升高到可能开始降解的点以上。根据本文所描述的示例实施例，耐火通道100的工作表面110维持在流过所述通道的熔融金属的凝固温度以上。对于铝，此温度可以是约660摄氏度，使得工作表面可以维持在此温度以上，并且优选地在685摄氏度以上，以避免预凝固，如在约700摄氏度，以补偿损失并供应所需温度的金属。为了将工作表面维持在约700摄氏度，加热元件130被加热到高于工作表面110处的所需温度的温度。

加热元件130需要被加热到高于工作表面110的目标温度的增量取决于加热的耐火通道100的效率。由于加热元件接近工作表面且加热元件的隔离，本文所描述的实施例具有从加热元件到工作表面的非常高的热传递效率。因此，加热元件130需要被加热到高于工作表面110的目标温度的增量相对较小，如50摄氏度至100摄氏度。这将加热元件维持在900摄氏度以下，并且远低于加热元件开始退化的温度，通常在1,000摄氏度左右。

本文所描述的芯120的制造可以以多种方式进行。例如，芯可以被铸造成在背面具有凹槽，其中电加热元件可以被装配到芯的凹陷凹槽中。加热元件130线圈可以在使用螺柱铸造芯120之前在模具本身内成形，其中线圈在模具内围绕螺柱拉伸。在此类实施例中，螺柱可以集成在模具内，并且可以在铸造之后从模具中缩回，以允许脱模。螺柱可以具体化为螺钉、榫钉、销等。可替代地，在铸造之前，加热元件可以嵌入在硅酮芯模具的凹陷凹槽中。可替代地，在铸造期间，可以将预成形线圈压入到可铸芯中。根据本文所描述的示例实施例，可铸体本身可以将线圈保持在适当的位置。图5展示了芯120的示例实施例，所述芯被铸造成具有凹槽125以在其中收纳加热元件130。图5还展示了模制的芯120，其中加热元件模制在经模制的芯中，其中电引线135暴露在外。

芯120的模制可以用硅酮模具来进行，因为它们耐用，形成极好的细节，并且可以从如凹槽等复杂形状中脱模。为了产生硅酮模具，需要制作部件几何形状的三维打印件。可以构建盒来支撑打印件和最终的硅酮模具。使用盒，硅酮被铸造在3D打印件周围，以形成部件几何形状的负片。一旦硅酮被固化，3D打印部件就被脱模，并且硅酮模具被重建以准备铸造耐火材料。然后将耐火材料铸造到硅酮模具中。根据加热元件是邻近还是嵌入，在铸造之后将加热元件装配到耐火凹槽中，或者在铸造耐火材料之前装配到硅酮凹槽中。在耐火材料固化之后，将其脱模，硅酮模具可以被重建用于随后的耐火材料铸造。用于制作硅酮负片的3D打印可以产生非常精细的几何形状，如狭窄的凹槽，用于捕获加热元件130。任选地，模具可以是三维打印的，由铝机加工而成，或者通过其它模具成形技术形成。

将加热元件130嵌入到芯120的铸件中可以是高效的过程。工作表面110的内部形状可以被三维打印或者从先前的工作中恢复/回收。加热元件130可以通过拉伸成形和用通过所述元件施加的电流使所述元件退火来预成形。芯材料可以被混合用于铸造，具有足够的稠度以保持形状而不塌陷。芯材料可以被施加到工作表面至一半深度，并且所述材料可以用刮刀成形以获得相对一致的厚度。然后，预成形的加热元件可以被压入到芯材料中，优选地利用视觉引导或模板来提高布置元件的效率和准确性。然后可以将剩余的芯材料施加到工作表面上，以覆盖加热元件。可以向加热元件施加电流以减少固化时间。与替代性方法相比，这种工艺需要更少的成本和更少的部件来构建模具和产生芯的铸件。

在耐火材料的示例实施例中可以使用各种材料，其中材料可以包含基于二氧化硅的耐火材料，所述耐火材料具有低热膨胀性、与熔融金属如铝的相容性、在一瓦每米开尔文(1W/m-K)范围内的热导率、足够的温度容量和强度，并且是广泛可得且可负担得起的。低热膨胀使得所述材料热稳定并抵抗温度破裂。期望的自然热导率与加热元件的设计兼容。

用于耐火材料的材料可以包含铝酸钙水泥和/或胶体二氧化硅的粘合剂。粘合剂在生坯状态(例如，烧制前的固化状态)下提供强度。所述部件必须能够脱模并在不破裂的情况下搬运到熔炉中。当部件在熔炉中烘烤时，通过在高温下的局部烧结获得完全的强度，此后粘合剂变得不太相关。

铝酸钙水泥和胶体二氧化硅非常不同。类似于波特兰水泥，水泥通过与水的化学反应起作用。水泥产品提供了优异的生坯强度；然而，水泥的高温耐久性较差，因此最终部件可能会被削弱。随着水分蒸发，胶体二氧化硅硬化，并在溶液中沉淀出15纳米颗粒。由于水替代了空气，颗粒通过真空粘合。晾干水会使部件硬化。这可以通过自然蒸发来完成，这可能需要一天或更长时间，取决于几何形状。通过自然蒸发，水在干燥时会迁移，使得由于二氧化硅颗粒随水迁移，表面变得非常坚硬。可替代地，可以通过施加热量如对流、辐射或甚至微波功率来快速干燥部件。这可以在几秒或几分钟内固化部件，使得水不会迁移，并且部件会更加均匀地硬化。快速干燥可能会导致蒸汽喷发，这可能损坏部件，使得快速干燥需要了解和理解部件的工艺和几何形状。本文所描述的实施例可以采用芯120内的加热元件来加热和干燥材料，以便通常在一小时内均匀干燥。

耐火材料的快速固化可以通过更频繁地使用模具来提高生产率。典型的固化时间可以是十二至二十四小时；然而，快速固化可以将固化时间减少到小于一小时，并且在某些情况下，仅几分钟。本文所描述的实施例可以通过使用热量和盐添加来减少固化时间。由于被模制的组件本身能够被加热，因此可以容易地施加由整体加热线圈供应的热量。任选地，可以将模具放置在熔炉内进行固化。对于胶体二氧化硅铸件，热量驱走水，实现硬化并使硬化颗粒的迁移最小化。对于水泥铸件，热量增加了化学反应的速率。所述影响对于胶体二氧化硅铸件来说是明显的，因为使用高温会导致铸件在几分钟内硬化。通过添加盐，如食盐，胶体二氧化硅铸件将胶凝。所述工艺对盐含量和温度敏感。使用低盐浓度，如按质量计小于百分之一，铸件在室温下将非常缓慢地胶凝，这允许操作者将产品加工成模具。当铸件加热到约50℃时，铸件将在几分钟内迅速胶凝。胶凝有两个主要益处：(1)如果凝胶非常坚硬，那么它可以立即脱模，以及(2)胶凝防止硬化颗粒的迁移。通常，当胶体二氧化硅蒸发时，水分迁移到发生蒸发的自由表面，并且迁移带走硬化颗粒。然后，自由表面变得非常坚硬和坚固，而部件的其余部分被削弱。胶凝防止了这种迁移，使得部件均匀硬化，这对于大多数模具是有益的，因为模具通常不能透气，并且部件可能需要在模具不能透气的地方硬化。

耐火材料可能是易碎的，使得可以在材料中加入纤维，如耐火陶瓷纤维(RCF)。纤维可以是未润滑的吹制硅酸铝纤维，使得它们可以吸水。纤维可以首先与水混合成浆料，然后与耐火材料混合物混合。纤维基本上使湿的可铸材料变硬，这是有用的，特别是当与下文描述的微泡组合时。纤维使湿混合物具有无需模具就能自由成形的结构。

二氧化硅颗粒可以作为聚集体添加到耐火材料中。这些可以是粒度大小不同的二氧化硅聚集体或二氧化硅晶粒。更细的颗粒可以产生更精细的部件，这对线圈凹槽可能很重要，但更大的颗粒可以增加实质强度。这些聚集体可以形成水泥混合物的可铸材料的主体，类似于带有砾石或沙子的波特兰混合物，但对于胶体二氧化硅，它们是添加的较小的组分，主要是为了产生良好的表面光洁度和细节。除了二氧化硅，还可以使用其它颗粒，如氧化铝聚集体和胶体氧化铝。氧化铝可以用于提高耐火材料的耐热能力和强度。

根据本文所提供的示例实施例，可以将微泡添加到耐火材料中，以降低密度并改善耐火材料的可成形性。微泡是直径为约60微米并且厚度为约半微米的中空玻璃泡。这些微泡可以承受至多200磅每平方英寸的流体压力，使它们适合于普通耐火材料的混合和铸造。微泡可以进一步承受光抽运。微泡降低了耐火可铸材料的密度，使得小于每立方米500千克的密度可以从典型密度超过每立方米1,800千克的材料中获得，同时保持光洁度、看不见的孔隙和适中的强度。通过用胶体二氧化硅和聚集体硬化表面，强度大大提高。部件可以做得非常轻，同时具有显著的强度。

微泡使耐火材料更易成形、更光滑、并且更具破裂抗性。通过适当的水含量，混合物可以用手成形，并保持形状直到干燥。这通过使材料轻到足以支撑自身，而不是在其自身重量下流动而提供了有用的刚度。进一步，当被激励时，混合物确实容易流动。微泡通常是球形的，因此它们能够以很小的阻力滚动，并且混合物可以像热黄油一样扩散。这种可成形性作为‘可塑’材料是有用的，所述材料可以用于修补耐火部件、填充接缝、填充孔洞或部件在适当位置的自由成形。所述材料也可用于原始铸造工艺。

微泡在非常高的温度下，如高于600摄氏度，倾向于软化和流动，使得它们不用于耐火材料。然而，即使当微泡软化和流动时，它们也会留下非常细小的空隙。微泡可能会破裂，但是由周围的胶体二氧化硅和二氧化硅聚集体形成的空隙将持续存在。肉眼看不到孔隙，并且即使在80％是空气时，部件看起来也是实心的。出于耐火目的，低热导率和低热容量的相应热性质是期望的，并且根据密度，这些部件可以做得非常坚固，特别是通过用胶体二氧化硅和二氧化硅聚集体进行表面硬化。这些看不见的孔可以承受约1,000摄氏度的温度，而没有明显的降解。然而，当温度达到1,200摄氏度时，会发生烧结和孔隙聚结。

本文所描述的示例实施例的微泡混合物是用于处理熔融铝的优良材料，所述熔融铝需要约700摄氏度的目标温度。使用高效的整体加热器，加热器温度保持在900摄氏度以下，使材料稳定。已经发现，约65％胶体二氧化硅、22％二氧化硅聚集体、8％纤维和5％微泡的基于质量的混合物能够产生期望的耐火材料。此材料粘合在耐火件之间，并且具有良好的抗破裂性。此混合物可以改变，以产生广泛的性质。通过添加水，混合物可以变得自由流动。通过添加纤维和微泡，混合物可以变得干燥和坚硬，以在模具上成形。干燥混合物可以具有如按质量计由以下组成的组合物：55％胶体二氧化硅、25％二氧化硅聚集体、11％纤维和9％气泡。

使用本文所描述材料的部件可以受益于某种形式的后处理。由于铸件通常通过设计具有一定程度的多孔性，封闭表面处的孔可能是期望的。这可以提高部件的硬度和整体强度。胶体二氧化硅与二氧化硅聚集体的混合物适用于密封耐火材料。此材料可以在烘烤部件之后使用，使得它将非常干燥并准备接受涂层。凸出处可以被混合，使得其自由流动和相对流动。

虽然本文所公开的主要实施例包含加热的耐火通道100或槽，但是本文所描述的耐火材料和形成工艺的实施例可以用于套管、喷嘴、销、挡板或过渡板等。本质上，使用耐火材料并促进熔融金属流动和分布的铸造工艺的任何组件都可以受益于加热的耐火组件材料和如本文所描述的成形。进一步，本文所描述的耐火材料可充分成形，并且具有有益于用作用于修补破裂和碎裂的耐火部件的耐火修补材料，以及用作用于接合耐火组件如接合通道区段的材料的性质。本文所描述的耐火材料具有多种用途，可用作任何前述组件，并且可接合/修复组件，同时对熔融金属具有弹性。进一步，在耐火材料中使用微泡，虽然通常不鼓励用于暴露于600℃以上温度的材料中，但是已经发现，尽管暴露于远超过600℃的温度下，仍能提供改进的耐火材料性质，同时降低密度。因此，实施例提供了一种耐火材料，所述耐火材料以不同于其预期用途的方式使用非常规组分和成分，以获得意想不到的有益于本文所描述的耐火组分的结果。

用于在连续铸造模具如铸锭模具中分配熔融金属的喷嘴由于其几何形状以及它们通常由具有高密度和相对高传导率的熔融二氧化硅制成，会损失大量的热量。根据上文所描述的工艺和配置形成喷嘴提供了一种促进熔融金属流动而没有有害热损失的喷嘴。

上文所描述的示例实施例通常包含芯，如图1和2的芯120，其中加热元件130安置在芯内。尽管图1和图2的槽使用隔热材料150隔热，但是上文所描述的槽可以包含或可以不包含背衬140。一些耐火组件可能不需要如上文所描述的加热的耐火通道100所展示和描述的隔热。例如，喷嘴可能不需要围绕它的背衬或隔热材料，因为喷嘴在没有此类隔热的情况下也可以工作得很好或基本上工作得很好。

喷嘴210是中空的耐火圆柱体，其将熔融金属从槽中倒入到直接激冷模具中，充当槽通道200的底部的排放口。图6示出了槽通道200内的典型喷嘴210和销205。喷嘴210被配置成引导熔融金属从通道200通过喷嘴的孔进入直接激冷铸模中。基于特定的配置，喷嘴210可以具有各种大小，包含长度和直径。槽通道200可以是如上文所描述的加热的耐火通道。槽通道200由框架220支撑。如图6所示，喷嘴包含延伸到喷嘴210的孔中的销205。所述销可以用作塞子，用于堵塞喷嘴的出口，并防止熔融金属从通道200流过喷嘴210的孔。升高销205允许金属受限地流过喷嘴210。减小间隙会导致流量减少，使得销位置控制金属流速。在销与喷嘴之间的出口处，横截面积可以很小。在喷嘴210的出口处，金属流速很高，并产生细流。结果，销与喷嘴之间的热传递非常高。如果销和喷嘴是冷的，金属会在喷嘴内凝固并损坏销和喷嘴。

示例实施例的销205可以被加热，由此加热喷嘴，使得用加热的销调节通过喷嘴的熔融金属的流量降低了金属将在喷嘴内冻结的可能性。然而，加热的销的效果有限。本文的实施例提供了加热的喷嘴，以更好地确保熔融金属不会在喷嘴内冻结。由于铸造操作可能受到损害，并且喷嘴和销被牺牲，所以喷嘴内的金属凝固可能是昂贵的。本文所提供的实施例可以包含加热的喷嘴，所述加热的喷嘴将喷嘴维持在足够的温度处，以确保金属不会在喷嘴内冻结。图7展示了移除了销205的图6的喷嘴210和通道200。

示例实施例的加热的喷嘴包含由耐火材料铸造并且具有内部加热元件的喷嘴。由于一些喷嘴的大小较小，图1和2的耐火组件中所展示的隔热材料可以省略。由于喷嘴通常较小，由于加热的喷嘴周围没有隔热材料而增加的功耗可以忽略不计。本文所描述的加热的耐火喷嘴的实施例采用高功率密度加热器，如例如约每平方英寸十一瓦。此类加热的喷嘴在没有隔热的情况下能够达到超过540℃的温度。示例加热的喷嘴可以消耗少于1,000瓦的功率，同时递送足够的热量以确保金属不会在喷嘴内冻结。

加热的耐火喷嘴采用包围在耐火材料内的加热器，使得耐火材料保护加热元件免于腐蚀和损坏，同时为喷嘴提供结构。如本文所描述的加热的耐火喷嘴可以任选地包含围绕喷嘴外侧的隔热材料，以实现更高的温度和/或消耗更少的能量。然而，考虑到加热的耐火喷嘴的相对较低的功耗，此类隔热的加热耐火喷嘴可能不是必需的。如果在一些环境中功耗是一个关键因素，并且效率是优先考虑因素，隔热喷嘴可以是优选的；然而，根据本文所描述的示例实施例，这不是必须的。

在直接激冷坯锭铸模中，铸造套管与铸模腔之间的过渡板通常是易耗布局，由于过渡板的破裂和退化，所述部件需要定期更换。过渡板对于铸造坯锭来说是必不可少的，使得它们可以被大量消耗。由上文所描述的耐火材料铸造的轻量级二氧化硅过渡板可以解决开裂问题，并且大大提高过渡板的寿命，解决热应力的核心问题，同时提供类似的制造成本点。

图8展示了具有耐火通道100的坯锭铸造横截面视图的示例性实施例，其中熔融金属145流过套管150，穿过过渡板160，并进入模具170的腔，所述腔中，熔融金属175凝固成铸件180。过渡板160是位于坯锭模具170顶部的圆盘。熔融金属通过穿过过渡板的孔口165进入模具，并径向扩散至坯锭的全直径。例如，八英寸坯锭铸件的孔口可以是约三英寸。过渡板使金属径向分布。所述过渡板通常是平板环，中间有一个孔口，所述孔口与套管配合，形成将熔融金属进料到模具的管道。就在熔融金属在模具内凝固之前，过渡板直接与熔融金属相互作用。这在铸造工艺中是至关重要的功能，因为金属无阻力流动是很重要的，并且过渡板上的预凝固是有害的。过渡板必须具有低的热导率和热质量，使得它不会与金属一起传递热量。图9展示了限定孔口165的过渡板160的示例实施例。

过渡板的底面，因为它在金属流入到模具中时与金属介接，而过渡板的顶部相对较冷，因为它是水冷模具组合件的一部分。此温度梯度是过渡板的功能要求，并且有必要确保金属在达到铸件的最终直径之前不会将热量传递到水冷模具。根据热膨胀系数和材料硬度，温度梯度会产生应力。过渡板可以由被称为“N17”的石墨增强硅酸钙板制成。制造商将热膨胀系数列为7×10^-6/℃。进一步，由于添加了石墨纤维，N17的硬度可能较高。

熔融二氧化硅过渡板早于N17过渡板。熔融二氧化硅过渡板比N17过渡板持续时间更长，这可能是因为二氧化硅的热膨胀系数非常低，为约0.5×10^-6/℃。然而，熔融二氧化硅过渡板倾向于从金属吸收热量并预固化。熔融二氧化硅过渡板易于出现可能损害铸件的铸造问题，由此限制了其在多股同时铸造中的施加，因为在多股同时铸造期间，单个损害的铸件会对几个或所有铸件产生不利影响。本文所描述的采用微泡配方的实施例可以制成与N17过渡板相似的密度，并且在所述密度下的热导率比N17的热导率低29％。石墨是高传导性的，使得N17材料具有较高的热导率，而本文所描述的实施例的微泡提供了抵抗热导率的隔热性质。根据示例实施例的微泡二氧化硅过渡板提供了较低的热膨胀系数，同时改善了(降低了)热导率。降低热应力提高了由本文所描述的包含微泡的耐火材料形成的过渡板的耐久性。轻量级二氧化硅过渡板解决了开裂问题，因为热膨胀低，但由于材料密度低，仍然可以很好地铸造。

除了由本文所描述的耐火材料形成过渡板的功能性改进之外，制造可以更高效，浪费更少，并且步骤更少。N17过渡板由板机加工而成，而本文所描述的过渡板可以铸造成最终形状或接近最终形状，以最小化或消除机加工。对于此类铸件，铝模具可以划分成两半，并一起形成过渡板形状的负片。然后，微泡耐火材料可以在中等压力下被泵送到过渡板模具中，以填充空隙并提供良好的表面光洁度。然后，在材料位于模具中的同时，可以施加热量以干燥金属模具内的部件。另外地，本文所描述的微泡耐火材料的可模制性可以被模制成如钟形过渡板的形状，所述钟形过渡板将套管和过渡板的功能组合在一个部件中，以更逐渐地将金属从套管直径过渡到环直径。由于其形状，这些弯曲的形状可以具有增加的强度。此类部件不适用于N17材料。以此方式形成过渡板允许以近净形状铸造，然后可以用相对较少的机加工将其机加工成过渡板。任选地，所述材料可以被铸造成可以被机加工成过渡板的板，这可以在所需大小的过渡板模具不可用时进行。

本文所提供的过渡板的实施例提供了一种材料，所述材料能够在过渡板上实现大的温度梯度，同时是轻量级且耐用的。实施例包含没有大孔(例如，没有可见的孔隙)、低密度、低热膨胀系数和抗破裂的轻量级二氧化硅过渡板。用于过渡板的材料可以是密度为每立方米1,200千克或更小的90重量％或更多的二氧化硅。为了达到此密度，所述材料可以包含如量为0.25重量％或更多的微泡。为了提供增强的材料性质，包含使材料胶凝以获得更大的可模塑性和可成形性，可以将盐添加到胶体二氧化硅中以使材料胶凝。根据本文所描述的示例实施例形成的过渡板提供了优异的温度稳定性，同时保持了耐久性和低成本。

受益于前述描述和相关联的附图中呈现的教导，本发明所属领域的技术人员将想到本文所阐述的本发明的许多修改和其它实施例。因此，应当理解，本发明不限于所公开的具体实施例，并且修改和其它实施例旨在包含在所附权利要求的范围内。尽管本文采用了具体术语，但其仅用于一般性和描述性意义，而不是出于限制的目的。

Claims (27)

1.一种加热的耐火喷嘴，其包括：

喷嘴，所述喷嘴由耐火材料形成并且限定具有穿过所述喷嘴的开口的截头圆锥形形状；以及

一个或多个加热元件，所述一个或多个加热元件嵌入在所述喷嘴的所述耐火材料内并且被所述耐火材料包围，其中所述一个或多个加热元件被配置成将所述喷嘴的至少一部分加热到至少300摄氏度的温度。

2.根据权利要求1所述的加热的耐火喷嘴，其中所述一个或多个加热元件被模制到所述喷嘴中。

3.根据权利要求1所述的加热的耐火喷嘴，其中所述一个或多个加热元件包括电阻加热元件。

4.根据权利要求3所述的加热的耐火喷嘴，其中穿过所述喷嘴的所述开口限定工作表面，其中所述工作表面被配置成通过所述一个或多个加热元件加热到超过300℃。

5.根据权利要求4所述的加热的耐火喷嘴，其中所述一个或多个加热元件维持在低于1,000℃下。

6.根据权利要求4所述的加热的耐火喷嘴，其中所述电阻加热元件形成为线圈，其中所述线圈形成在所述喷嘴内，围绕所述截头圆锥形形状并环绕所述开口。

7.根据权利要求1所述的加热的耐火喷嘴，其中芯包括耐火材料，所述耐火材料包含至少0.5重量％的微泡。

8.根据权利要求7所述的加热的耐火喷嘴，其中所述微泡包括中空玻璃泡。

9.根据权利要求8所述的加热的耐火通道，其中所述微泡的直径为约60微米。

10.一种用于形成用于铸造金属的耐火组件的耐火材料，所述耐火材料包括：

胶体氧化铝或胶体二氧化硅中的至少一种；

二氧化硅聚集体；

纤维；以及

微泡，

其中所述耐火材料的密度小于每立方米1,200千克。

11.根据权利要求10所述的耐火材料，其中所述微泡占所述材料的至少0.5重量％。

12.根据权利要求10所述的耐火材料，其中所述胶体二氧化硅占所述材料的至少50重量％。

13.根据权利要求10所述的耐火材料，其中所述耐火材料形成为用于直接激冷铸造的过渡板。

14.根据权利要求11所述的耐火材料，其中所述材料是约90体积％的二氧化硅聚集体。

15.根据权利要求10所述的耐火材料，其中所述材料包括超过1重量％的微泡。

16.根据权利要求11所述的耐火材料，其中所述材料的所述纤维包括用于增强的陶瓷纤维。

17.一种加热的耐火通道，其包括：

工作表面；

芯，所述芯邻近所述工作表面；

背衬，所述背衬邻近所述芯；

一个或多个加热元件，所述一个或多个加热元件安置在所述背衬与所述芯之间；以及

隔热材料，所述隔热材料邻近所述背衬，其中所述芯安置在所述工作表面与所述背衬之间。

18.根据权利要求17所述的加热的耐火通道，其中所述背衬粘合到所述芯。

19.根据权利要求17所述的加热的耐火通道，其中所述加热元件被密封在所述背衬与所述芯之间，以保护所述加热元件免受熔融金属影响。

20.一种用于模制耐火组件、修补耐火组件或接合耐火组件的耐火材料，所述材料包括：

粘合剂材料；

填料材料；

增强材料；以及

至少0.5重量％的微泡。

21.根据权利要求20所述的耐火材料，其中所述材料的密度小于每立方米1,200千克。

22.根据权利要求21所述的耐火材料，其中所述增强材料包括陶瓷纤维。

23.一种加热的耐火组件，其包括：

工作表面，所述工作表面用于保持或引导熔融金属；

芯，所述芯邻近所述工作表面；

一个或多个加热元件，所述一个或多个加热元件安置在所述芯内；以及

隔热材料，其中所述芯安置在所述工作表面与所述隔热材料之间。

24.根据权利要求23所述的加热的耐火组件，其中所述组件包括喷嘴、套管、销、挡板、过渡板或通道中的至少一个。

25.一种用于直接激冷铸造的过渡板，其中所述过渡板由包括至少90重量％的二氧化硅的材料形成，并且所述过渡板的密度小于每立方米1,200千克。

26.根据权利要求25所述的过渡板，其中所述材料包括至少0.25重量％的微泡。

27.根据权利要求25所述的过渡板，其中所述材料包括盐，以在形成所述过渡板时使所述材料胶凝。

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