刚玉-镁铝尖晶石炉衬及应用.pdfVIP

刚玉一镁铝尖晶石炉衬的应用 中国铸造协会精铸分会 周泽衡李祖雄 东营嘉扬精密金属公司 陈亚辉段继东 在硅溶胶精铸工艺生产中，常用的感应电炉容量均小于350kg，大多为100至150kg容量的快 速熔炼炉，主要是熔炼合金钢，由于精密铸造对合金的熔炼不属于完整的冶炼过程，而是用化学成 合格的或基本合格的且很纯净合金料进行快速重熔，为保证合金液的纯净除要十分重视炉料的纯净 度外，对直接接触合金的炉衬材料的要求要严格，由于合金在熔化过程中被氧化污染的源头是炉衬、 炉料和大气三个方面，因而对炉衬材料的要求是，纯净度高、杂质少、高温下不污染钢液，且其软 化点高于合金的最高熔化温度，使用寿命长。表l为适于作炉衬的几种耐火材料昀主要性能。逭些 材料除石英外大多是通过电熔或高纯原料高温煅烧而成，杂质含量低，适于精密铸造非真空感应熔 炼电炉使用，可根据熔炼的合金种类进行选择。 表1几种炉衬耐火材料的主要性能 熔点 软化点 热膨胀系数 材料名称 分子式 岩相 (℃) (℃) (X101／c) 石英 Si02 磷石英 1710 1600 11．5～13 电熔镁砂 MgO 方镁石 2800 2000 14 海水镁砂 电熔刚玉 A1203 刚玉 2050 1800 8．8 板状刚玉 镁铝尖晶石 MgAIz04 尖晶石 2135 1850 7．6 1镁质材料炉衬 目前国内硅溶胶工艺精铸生产中常用的炉衬材料是氧化镁质材料，表l中电熔镁砂是由精选的 菱镁石或高纯的轻烧镁在电弧炉或电渣炉中熔融，氧化镁中的杂质被熔化成低熔点的熔渣而去除， 氧化镁熔体冷却后形成方镁石晶体，再经破碎即为电熔镁砂，其氧化镁含量特级的可达98％以上。 另一种海水镁砂是用海水(含氯化镁及硫酸镁)与消化石灰进行反应形成氢氧化镁，经过滤干燥后， 再轻烧后制成团粒状，在回转窑中经1700一--1800℃重烧而成具有方镁石晶体的颗粒料，它的纯度高、 密度大、组织均匀且体积变化相对小些，优于电熔镁砂。从表1可知这两种镁砂具有高的熔点和软 化点，因而能满足精密铸造各种合金钢的熔化需要，而且镁砂中杂质含量极少，方镁石在高温下也 极为稳定，故此炉衬材料不会污染合金，但是在实陈使用中也发现它的两点不足：①由于镁砂的热 膨胀系数大，抗热震性差，这种材料捣固的坩埚在冷热交替的工况下，其一是被烧结的表层易产生 裂纹，宽大的裂纹必须细心修补，细小裂纹在再次熔化时，先需用小功率加热，使坩埚烧结层受热 膨胀而弥合裂纹后才能大功率熔化合金，否则合金液容易渗入裂缝造成穿炉；其二是由于炉衬的未 烧结层的镁砂反复受热反复膨胀，至使炉衬未烧结层由紧实变疏鬏，可观察到炉面逐渐上凸，因而 在后续的熔化中，炉衬熔蚀加快，从而降低了炉衬寿命；②由于镁砂属于碱性炉衬，易与炉料带入 的硅酸盐及氧化铁等反应，如果熔炼过程中用石灰等碱性造渣剂时，则会与上述外来物形成融渣如 表2中1～5的物质，可以撇出炉外，但因精铸的熔炼都是快速重熔，没按正规程序造碱性石灰渣， 炉料带入的硅酸盐及氧化铁等在熔炼过程的高温下将直接与镁砂坩埚的表面反应，生成如表2中6～ 8的铁酸镁和镁橄榄石等物质，其生成物熔点略高于钢液，故粘附在坩埚壁和炉底上，而不易清除， 即所谓氧化镁炉衬挂渣严重，炉壁显得不乾净，炉壁粘附熔渣增厚，炉底逐渐垫高，炉子容量会逐 渐变小，同时不干净的炉衬会污染再次熔炼的钢液。 表2部分矿物的组成及熔点 序号 矿物名称 分子式 熔点℃ 1 钙铁石