传统的轻质高铝浇注料由于气孔孔径较大，其热导率较高，只能用于中低温(≤1200℃)部位。由传热学原理可知，若材料内部能形成封闭的圆形微气孔结构，则可显著降低其热导率。为了提高轻质高铝浇注料的性能，在本工作中，通过添加造孔剂等研制了具有较低热导率、较高强度和体积稳定性的高性能轻质高铝浇注料。在多种工业炉1200~1500℃的高温部位使用，节能成效显著。

1 试验

1.1试验原料

试验用原料有：合成轻质骨料、高铝矾土熟料、漂珠、蓝晶石、二氧化硅微粉、氧化铝微粉、纯铝酸钙水泥、以及造孔剂生矾土粉、红柱石、淀粉、纳米炭黑等。原料的化学组成见表1。

表1 原料的化学组成

1.2 试样制备及检测

按表2配料，在强制式搅拌机中干混3min，加水湿混2min，振动浇注成40mm×40mm×160mm的试样。自然养护1d后脱模，再自然养护24h。在110℃烘干24h后，在1350℃保温3h煅烧。

表2 试样的配料组成

2 结果与讨论

2.1 试样的体积密度

从图中可以看出：随着淀粉添加量由0增加至6%(w)，烘干及煅烧后试样的体积密度均有所减小，这是因为淀粉的体积密度较小。同时添加淀粉和纳米炭黑，烘干及煅烧后试样的体积密度进一步减小。添加生矾土或红柱石对烘干及煅烧后试样的体积密度影响很小。

2.2 试样的常温耐压强度

从中可以看出：随着淀粉添加量由0增加至6%(w)，烘干及煅烧后试样的常温耐压强度均略有减小，这是因为浇注料的需水量略有增大。同时添加淀粉和纳米炭黑，烘干及煅烧后试样的常温耐压强度进一步减小。添加生矾土或红柱石后，烘干及煅烧后试样的常温耐压强度均略有增大;但是，由于生矾土和红柱石的促烧结作用会降低烧后试样的气孔率，有违造孔初衷。

2.3试样的热导率

烧后试样的热导率。可以看出;随着淀粉添加量由0增加至6%(w)，烧后试样的热导率均逐渐减少;同时添加淀粉和纳米炭黑，烧断后试样的热导率进一步减小。

2.4试样的显微结构

烧后试样Q、D6和DC(光片)的显微结构。

(1)试样Q基质部分较致密，气孔相对较少，但气孔直径较大。大多数气孔的直径为>15um;

(2)试样D6基质中有较多的微气孔，且微孔的分布也比较均匀，大多数气孔的直径<15um;

(3)试样DC基质中也有较多的微气孔，且微孔的分布比试样D6的更加均匀，大多数气孔的直径<10um。

(4)试样D6添加了6(w)的淀粉，由于淀粉的黏度较大，在浇注料中不易分散;而同时添加3%(w)淀粉和0.5%(w)纳米炭黑的试样DC，造孔剂的分散性和浇注料的流动性均改善，因此其微孔结构优于试样D的。

烧后试样D6和DC的气孔孔径分布见图。可以看出;试样DC的孔径更小，因此其热导率更低。

3. 研制浇注料的性能及应用

综合以上试验结果，在降低生产成本和满足浇注料使用条件的情况下，通过调整浇注料的原料组成和粒度组成及添加烧失物等手段，研制了系列高性能轻质高铝浇注料，其中MLW-1.8浇注料后，炉子保温节能效果明显，年节约焦炉煤气28000m3，同时改善了炉前工的作业环境。

生产的牌号为MLW-1的轻质浇注料在某钢厂2050宽厚板3#轧钢加热炉水冷管进行使用，取代原用体积密度约为2.40g·cm-3的重质高铝浇注料。施工过程中发现，该浇注料流动性良好，凝结硬化时间合适，脱模后强度高，受到施工单位和用户好评。

4 结语

(1)在轻质高铝浇注料中添加造孔剂淀粉和纳米炭黑后，浇注料的体积密度、热导率均有所减小，基质气孔孔径减小，并且同时添加淀粉和纳米炭黑的试样的体积密度、强度、热导率和气孔孔径更小。

(2)研制的高性能轻质高铝浇注料具有较低的热导率、较高的强度及体积稳定性，用于多种工业炉1200~1500℃的高温部位，节能效果显著，取得了良好的使用效果。