专利名称：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°C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 6000Α，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IOOkg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°C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彡99%的工业氧化铝粉，所述SiO2来源于SiO2彡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彡99. 3%的煅烧刚玉粉，所述SiO2优选来源于 SiO2彡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 5000Α。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°C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。
具体实施例方式实施例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彡99%的工业氧化铝粉，SiO2来源于SiO2彡99%的精制硅砂，Na2O来源于 Na2CO3彡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⑴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IOkg/秒；(4)按制品重量，每IOOkg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°C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、SiO20. 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彡99%的工业氧化铝粉，SiO2来源于SiO2彡99%的精制硅砂，Na2O来源于 Na2CO3彡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⑴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IOOkg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°C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彡99%的工业氧化铝粉，SiO2来源于SiO2彡99%的精制硅砂，Na2O来源于 Na2CO3彡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⑴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IOOkg等待1分钟，确定制品表面有IOmm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°C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彡99. 3%的煅烧刚玉粉，所述SiO2来源于SiO2彡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⑴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IOOkg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°C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彡99%的工业氧化铝粉，SiO2来源于SiO2彡99%的精制硅砂，Na2O来源于 Na2CO3彡99%的食用纯碱，每炉加料600kg，每60分钟生产一炉；(2)将步骤⑴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IOOkg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°C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彡99%的工业氧化铝粉，SiO2来源于SiO2彡99%的精制硅砂，Na2O来源于 Na2CO3彡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⑴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IOOkg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°C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、SiO20. 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彡99%的工业氧化铝粉，SiO2来源于SiO2彡99. 5%的精制硅砂，Na2O来源于 Na2CO3彡99%的食用纯碱，每炉加料800kg，每80分钟生产一炉；(2)将步骤⑴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IOOkg等待1分钟，确定制品表面有IOmm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°C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彡99. 3%的煅烧刚玉粉，SiO2来源于SiO2彡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IOOkg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°C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。
权利要求
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=Al2O398 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 6000Α，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IOOkg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°C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彡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彡99. 3%的煅烧刚玉粉，所述SiO2来源于SiO2彡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 5000Α。
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。
全文摘要
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Al2O398～99、SiO20.1～0.5、Na2O0.9～1.2，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。
文档编号C04B35/657GK102241520SQ201010171469
公开日2011年11月16日 申请日期2010年5月13日 优先权日2010年5月13日
发明者刘兆兴, 徐宝奎, 李起胜, 董建国, 赵建国 申请人:郑州振中电熔锆业有限公司