金屬鋁及鋁合金不僅化學活性高，而且其熔液的流動性極好。鋁液在750℃時的黏度與20℃的水相當接近，這也是其易向爐襯內部滲透和發生化學反應的主要原因。在鋁液同耐火材料相接觸的溫度下，鋁起強化還原劑作用，耐火澆注料中的SiO2、TiO2、FeO等氧化物要被鋁還原。所以同鋁液接觸的爐襯材料必須具有很高的化學穩定性。同時要求其具有良好的抗熱震性，較高的致密度和體積穩定性，不易被金屬液潤濕和滲透。
試驗
原料選擇及配比
試驗選用的原料主要有特級高鋁礬土顆粒(0~1、1~3、3~5和5~8mm)，棕剛玉(0.074mm)，純鋁酸鈣水泥，埃肯920U硅灰，煅燒α—Al2O3微粉，活性α—Al2O3微粉，石英粉和廣西白泥，減水劑為三聚磷酸鈉。主要原料的化學成分列于表1。
表1 主要原料的化學成分(w) %
試驗工選用4種配方，骨料/基質均為68/32，減水劑、石英粉和硅灰的用量均一致。表2列出了各配方的主要變化部分。
表2 熔鋁爐用耐火澆注料實驗配比(w) %
試樣制備及檢測
按設計配比稱取各原料，置于攪拌鍋中攪拌約1min，加適量水攪拌3min至料具有良好流動性，振動成型制成40mm×40mm×160mm試樣，自然養護1d脫模，110℃養護24h后分別進行不同溫度熱處理并檢測其強度等性能指標。
結果與討論
試樣不同溫度處理后的強度結果列于表3。
表3 各配方試樣的強度測試結果
由表3結果，減少純鋁酸鈣水泥的用量，試樣的烘干強度也隨之降低，表明在常溫下試樣的強度主要由純鋁酸鈣水泥提供。用活性α—Al2O3替代部分煅燒α—Al2O3，可使其在較低溫度下發生水化或與體系中的SiO2發生反應生成莫來石，與純鋁酸鈣水泥共同作用提高了樣品的耐壓強度及高溫抗折強度，表現為A和B配方結果之差。添加廣西白泥，其礦物成分主要是高嶺石，使體系在800℃左右開始出現液相。促進澆注料體系在中溫下的燒結，表現為C配方具有較高的1000℃燒后冷態強度;D配方含有較高的活性α—Al2O3微粉和較低的水泥用量，因此其1000℃以下的強度較低，但其1000℃熱處理后的冷態強度提高顯著，可能因為水泥水化物比較少，加入引起的水化物結構變化及體積變化比較小，同時活性α—Al2O3微粉及SiO2微粉與純鋁酸鈣水泥共同作用形成的網狀結構可以保持其形狀至較高溫度，高溫下其與體系中其他物質的反應程度也比較高，從而提高了樣品經1000℃熱處理后的冷態強度。表4是各配方樣品不同熱處理溫度后的體積密度、縣氣孔率加熱永久線變化的結果。
表4 試樣的體積密度、縣氣孔率及線變化結果
表4結果表明，A、B、D配方制品的顯氣孔率均隨著熱處理溫度升高而增大，但差距不大;C配方由于添加了廣西白泥，使得體系可以在相對比較低的溫度下出現液相發生燒結，促使材料致密化，從而提高了體積密度。
A和B配方水泥含量較多，1000℃處理后水泥的水化產物發生化學反應導致體積變化較大，反映在其永久線變化較大，為-0.1%左右。
結論
試樣烘干強度隨著純鋁酸鈣水泥含量的增加而增大。添加白泥可以促進試樣在中溫下燒結，提高試樣中溫性能。綜合對比各配方的試驗結果，根據熔鋁爐工作特點，擬采用C配方作為生產配方。
