金属铝及铝合金不仅化学活性高，而且其熔液的流动性极好。铝液在750℃时的黏度与20℃的水相当接近，这也是其易向炉衬内部渗透和发生化学反应的主要原因。在铝液同耐火材料相接触的温度下，铝起强化还原剂作用，耐火浇注料中的SiO2、TiO2、FeO等氧化物要被铝还原。所以同铝液接触的炉衬材料必须具有很高的化学稳定性。同时要求其具有良好的抗热震性，较高的致密度和体积稳定性，不易被金属液润湿和渗透。

试验

原料选择及配比

试验选用的原料主要有特级高铝矾土颗粒(0~1、1~3、3~5和5~8mm)，棕刚玉(0.074mm)，纯铝酸钙水泥，埃肯920U硅灰，煅烧α—Al2O3微粉，活性α—Al2O3微粉，石英粉和广西白泥，减水剂为三聚磷酸钠。主要原料的化学成分列于表1。

表1 主要原料的化学成分(w) %

试验工选用4种配方，骨料/基质均为68/32，减水剂、石英粉和硅灰的用量均一致。表2列出了各配方的主要变化部分。

表2 熔铝炉用耐火浇注料实验配比(w) %

试样制备及检测

按设计配比称取各原料，置于搅拌锅中搅拌约1min，加适量水搅拌3min至料具有良好流动性，振动成型制成40mm×40mm×160mm试样，自然养护1d脱模，110℃养护24h后分别进行不同温度热处理并检测其强度等性能指标。

结果与讨论

试样不同温度处理后的强度结果列于表3。

表3 各配方试样的强度测试结果

由表3结果，减少纯铝酸钙水泥的用量，试样的烘干强度也随之降低，表明在常温下试样的强度主要由纯铝酸钙水泥提供。用活性α—Al2O3替代部分煅烧α—Al2O3，可使其在较低温度下发生水化或与体系中的SiO2发生反应生成莫来石，与纯铝酸钙水泥共同作用提高了样品的耐压强度及高温抗折强度，表现为A和B配方结果之差。添加广西白泥，其矿物成分主要是高岭石，使体系在800℃左右开始出现液相。促进浇注料体系在中温下的烧结，表现为C配方具有较高的1000℃烧后冷态强度;D配方含有较高的活性α—Al2O3微粉和较低的水泥用量，因此其1000℃以下的强度较低，但其1000℃热处理后的冷态强度提高显著，可能因为水泥水化物比较少，加入引起的水化物结构变化及体积变化比较小，同时活性α—Al2O3微粉及SiO2微粉与纯铝酸钙水泥共同作用形成的网状结构可以保持其形状至较高温度，高温下其与体系中其他物质的反应程度也比较高，从而提高了样品经1000℃热处理后的冷态强度。表4是各配方样品不同热处理温度后的体积密度、县气孔率加热永久线变化的结果。

表4 试样的体积密度、县气孔率及线变化结果

表4结果表明，A、B、D配方制品的显气孔率均随着热处理温度升高而增大，但差距不大;C配方由于添加了广西白泥，使得体系可以在相对比较低的温度下出现液相发生烧结，促使材料致密化，从而提高了体积密度。

A和B配方水泥含量较多，1000℃处理后水泥的水化产物发生化学反应导致体积变化较大，反映在其永久线变化较大，为-0.1%左右。

结论

试样烘干强度随着纯铝酸钙水泥含量的增加而增大。添加白泥可以促进试样在中温下烧结，提高试样中温性能。综合对比各配方的试验结果，根据熔铝炉工作特点，拟采用C配方作为生产配方。