熔铸耐火材料浇注工艺：从源头控制缺陷的关键技术

熔铸耐火材料，尤其是AZS（电熔锆刚玉）系列产品，其最终性能在很大程度上取决于浇注成型这一关键环节。液态熔体到致密固体的转变过程，本质上是一场与物理收缩和相分离的博弈。如何在这场博弈中胜出，精准控制铸件内部的缩孔、裂纹与成分均匀性，是决定产品成败的核心。以下将深入剖析几种主流的浇注技术及其背后的工艺逻辑。

常规浇注与冒口设计

对于多数标准砖型，普通浇注法是基础。其工艺核心在于冒口的合理设计。冒口作为熔体的补缩通道，在铸件冷却收缩时提供额外的料液，将主要的集中缩孔留在冒口自身。铸件冷却至一定温度后，趁热移除冒口即可。对于一些单重较小的制品，为了保证整体的缓冷效果，冒口会与铸件一同进入保温退火流程。这是一种成本与效益平衡的策略，但其对复杂或大型铸件的缺陷控制能力有限。

倾斜法：巧妙转移缩孔位置

面对大型整体池壁砖这类对工作面完整性要求极高的产品，任何集中的内部缩孔都可能是致命的。倾斜法为此提供了解决方案。其精髓并非在浇注时倾斜，而是在后续的退火过程中，通过将保温箱整体倾斜一个微小的角度（通常在22°左右），利用重力场引导最后的未凝固熔体和所形成的缩孔，使其集中、定向地移动到铸件的下端非关键部位。

图19-13 无缩孔砖型组示意图

图19-14 倾斜法池壁砖

这种方法的关键在于对缩孔分布的精确预判，倾斜角度并非越大越好，过大的角度反而可能破坏凝固前沿的稳定，引发新的缺陷。此外，对于高度较大的铸件，为防止热应力导致的中心裂纹，常采用保温砖全包覆，并在移除冒口后进行倾斜，这种方式能有效将铸件中心的热容量向一侧转移，打破对称的热场分布，从而规避裂纹风险。

无缩孔法：极致性能的追求

当产品要求达到极致的内部致密度时，准无缩孔法与无缩孔法便成为必然选择。这类工艺的代价是巨大的冒口消耗，冒口与铸件的重量比通常高达1:1。巨大的冒口保证了在整个凝固过程中都有充足的补缩来源，最大限度地消除宏观缩孔。浇注完成后，冒口与铸件作为一个整体进行长时间的保温退火，出箱后再进行切割分离。

补浇工艺：提升有效致密层厚度的关键一招

对于大型、特大型制品，仅依靠冒口补缩往往力不从心。补浇工艺在此刻就显得尤为重要。在浇注后、熔体表面结壳但内部仍为液态时，通过物理方式（如捅破表壳）进行二次或多次补浇。其意义远不止是填充缩孔、提高铸件的整体容重。更深远的价值在于，它能显著增加制品工作面的有效致密层厚度，这对于提升材料的抗玻璃液侵蚀能力至关重要。

特殊砖型的专用技术

针对蓄热室格子体、窑顶旋砖等特殊结构，发展出了十字形砖浇注法。这项技术的巧妙之处在于，它不再试图将缩孔集中于一处，而是通过特殊设计，将其引导、扩散到惰性的芯部材料内，形成均匀分散的微孔结构。这样处理的结果是，铸件的边部工作区保持高度致密，具备优良的抗侵蚀性，而内部的多微孔结构则赋予了材料卓越的抗热震稳定性。

AZS材料浇注的特殊挑战：ZrO₂的控制

在浇注高牌号的AZS材料时，工艺控制的复杂性急剧上升，核心难点在于对ZrO₂相的控制。由于ZrO₂密度较大且易于从熔体中析出沉淀，浇注时的电炉倾角控制变得异常敏感。通常，对倾角的要求是33号AZS > 36号AZS > 41号AZS。倾角过大，会导致熔体流动过快，加剧ZrO₂在铸件底部的富集，这种成分不均会引发巨大的内应力，最终导致铸件开裂。因此，在连续浇注作业中，必须定期将炉底沉积的富ZrO₂熔体倒出，以保证后续产品成分的稳定性。

对41号AZS这类顶级材料，低温浇注策略是确保成品率的关键。通过浇注前主动停电降温，可以获得两个核心优势：

1. 避免因极高的料温与模具温差造成的急冷急热，有效抑制产品棱角部位的跨棱裂纹。
2. 减缓熔体中ZrO₂的沉淀速率，使其在凝固过程中更均匀地分布，防止因底部ZrO₂过度富集而引发的灾难性开裂。

精确控制这一系列复杂过程，并验证最终产品中ZrO₂的分布均匀性与微观结构，对工艺参数的设定和后期的质量检测提出了极高要求。这正是专业检测实验室的核心价值所在。

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最后，无论采用何种浇注方法，冒口处理完毕后，必须立即、均匀地覆盖保温材料（如硅酸铝棉、膨胀珍珠岩等）。这是保证铸件整体均匀收缩、防止因表面散热不均产生应力裂纹的最后一道，也是至关重要的一道防线。