配合料在電弧爐中經(jīng)過熔化和精煉階段后達(dá)到澆鑄標(biāo)準(zhǔn)以后，將將熔融液由電爐直接澆入鑄型的操作過程稱為澆鑄。此過程雖然短暫，但每一步都關(guān)系到最后產(chǎn)品的質(zhì)量，是一個(gè)復(fù)雜的工藝階段。這里只介紹一下我國熔鑄耐火磚常用的幾種方法：

　　1.澆鑄的方法

　　1.1普通澆鑄法(代號：中國PT，康寧、旭、東芝RC，西普RN):鑄件采用普通的冒口澆鑄，并在熱態(tài)時(shí)鏟除冒口，其斷面分為兩個(gè)部分，一部分先固化，結(jié)晶細(xì)密，該區(qū)占鑄件厚度的40%-50%，另一部分后固化，存在縮孔和粗大結(jié)晶。用這種方法澆鑄的磚價(jià)格較低，多用于窯的上部結(jié)構(gòu)，澄清池壁等處。

　　1.2傾斜澆鑄法(代號：中國QX，康寧TA、旭TC、東芝TCL，西普RO):傾斜澆鑄法是在澆鑄之前將鑄型造成一個(gè)角度，并將冒口放到鑄型的一端進(jìn)行澆鑄，這樣既能在T部得到一個(gè)致密區(qū)，又可利用普通模具在T方向上得到較高的精確度。所以用這種鑄件砌筑池壁時(shí)，便可利用它的高度。

　　1.3無縮孔澆鑄(代號：中國WS，康寧VF、旭VF、東芝DCL，澆鑄，將縮孔集中在某一區(qū)域內(nèi)，退火后用金剛石鋸把他切除，剩余的有用部分成分均勻，組織致密，其平均體積密度接近理論密度;另一種是切割鑄腿法：從減少切割面積出發(fā)，將鑄件澆鑄成“L”型，使縮孔的絕大部分集中在“L”較小的腿上，此腿體積占鑄件總體積的60%，整個(gè)鑄件在退火時(shí)一直埋在保溫材料里，并保持傾斜以促使縮孔向腿上集中。這種工藝由于切割代價(jià)高-金剛石鋸切割費(fèi)用一般都高于鑄件本體的價(jià)格，顧只有在個(gè)別情況下采用。

　　2.澆鑄過程的特征

　　澆鑄過程，對鑄件質(zhì)量有很大的影響，不僅影響鑄件外形的完整，而且還直接影響到鑄件內(nèi)部的質(zhì)量。澆鑄過程的特征如下：

　　1)在澆鑄過程中，熔融液與鑄型之間進(jìn)行著劇烈的熱交換過程和化學(xué)反應(yīng)過程。澆鑄時(shí)熔融液溫度很高，與鑄型之間有很大的溫差，所以澆鑄過程中，熔融液不斷冷卻，溫度降低，而鑄型被加熱，鑄型材料組成物分解氣化，與熔融液進(jìn)行某些化學(xué)反應(yīng)，使型腔內(nèi)氣壓增加，對充型不利。嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)漲型，是鑄件有氣孔層或澆鑄不足等缺陷。

　　2)熔融液澆鑄過程是不穩(wěn)定的過程，澆鑄流股的沖擊和流量的不勻等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使鑄件產(chǎn)生鼓包、冷隔、鑄口所在面空殼等缺陷。

　　3)熔融液充填砂型的過程，相似于充填多孔容器，因?yàn)樯靶捅谟幸欢ǖ耐笟庑?，如果型腔?nèi)的壓力低于型壁內(nèi)的氣壓，則熔體會(huì)吸入外界氣體造成氣孔等缺陷，反之，熔融液會(huì)被壓入型壁孔隙中，造成嚴(yán)重附砂。

　　4)澆鑄過程的時(shí)間長短對鑄件的溫度分布有顯著影響。

　　3.澆鑄工藝

　　澆鑄工藝包括澆鑄溫度、澆鑄速度、澆鑄時(shí)間和補(bǔ)澆3.1澆鑄溫度

　　澆鑄溫度是爐內(nèi)熔液澆入鑄型時(shí)的溫度，一般是用光學(xué)高溫計(jì)測量靠近爐嘴處的流股溫度。AZS磚強(qiáng)化熔融時(shí)，澆鑄溫度可達(dá)1820-1840度。熔體的黏度取決于熔體的化學(xué)成分和溫度，而熔體的組分決定于配方，因而溫度起重要作用，熔體的溫度越高，其黏度越低，因而流動(dòng)性越好，充型能力越強(qiáng)。但并非澆鑄溫度越高越好，如果澆鑄溫度過高，使鑄件與模型之間的溫差減小，由表向里的凝固區(qū)的寬度增大，凝固收縮速度加快。在收縮應(yīng)力增大的同時(shí)，初期晶粒粗化，成分偏析，在鑄件的核心部位最后凝固時(shí)極易產(chǎn)生熱裂，大二后的鑄件更是如此的。因此應(yīng)根據(jù)鑄件的大小及形狀規(guī)定一個(gè)澆鑄溫度上限，防止開裂，同時(shí)還要規(guī)定一個(gè)下限防止充型能力不足。

　　3.2澆鑄速度和澆鑄時(shí)間

　　澆鑄速度決定了澆鑄時(shí)間。沒個(gè)鑄件都有最佳澆鑄時(shí)間，澆鑄時(shí)間不當(dāng)會(huì)使逐漸產(chǎn)生很多缺陷。如果澆鑄速度過快則流股粗，流速快，對鑄模的沖擊力大，鑄模的一部分被沖破或熔融，是該部分鑄件產(chǎn)生突起。此外，粗大的熔體快速澆入鑄模時(shí)，一部分氣體被帶入鑄模中并迅速上升到模型的頂蓋。此時(shí)，接觸頂蓋的熔體已形成薄殼，在薄殼下充滿氣體，形成所謂的空殼。同時(shí)，帶入的氣體也容易在鑄型中形成氣泡。除了氣體以外，高速澆入的粗大流股還可能將爐嘴區(qū)的生料帶入熔體內(nèi)，在熔體中形成夾雜。相反，如果澆鑄速度太慢，也會(huì)產(chǎn)生諸如邊角疏松、節(jié)疤、夾砂以及澆不足等缺陷。當(dāng)澆注速度慢，流股很細(xì)時(shí)，先澆入模型中的熔體凝固成小球，充至邊角，造成邊角疏松。如果先澆入的熔體已凝固成薄殼，向內(nèi)收縮。后澆入的熔體進(jìn)入到薄殼與模型之間的縫隙內(nèi)形成表面疤痕。

　　同時(shí)，如果流股太細(xì)，熔體在為達(dá)到邊角時(shí)已凝固，造成澆不足。而且，由于澆鑄的時(shí)間過長，模蓋的烘烤時(shí)間過長，易剝落掉入熔體中造成夾砂。

　　3.3補(bǔ)澆

　　鑄件澆鑄完畢，冷縮一段時(shí)間后，在其出現(xiàn)的縮孔里再鑄滿熔液，這一操作過程成為補(bǔ)澆。通常小型磚凝固很快，不能補(bǔ)澆，中型磚可以補(bǔ)澆，間隔時(shí)間較短，只有大型磚補(bǔ)澆時(shí)間較長。補(bǔ)澆是減小鑄件縮孔，提高容重的有效手段之一，它實(shí)際上相當(dāng)于擴(kuò)大了冒口的容積，操作的關(guān)鍵在于控制補(bǔ)澆的最適宜時(shí)間。實(shí)現(xiàn)連續(xù)的多次補(bǔ)澆是提高產(chǎn)品容重的重要方法。

　　4.澆鑄與澆鑄中氣孔的關(guān)系

　　普通澆注的AZS耐火磚有縮孔和縮松存在是正?，F(xiàn)象，但是經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有很多氣孔存在，顯然，任何一個(gè)氣孔的存在都會(huì)直接降低鑄件的質(zhì)量。

　　鑄件中的氣孔有兩類，一類是顯微氣孔，只有制成薄片在顯微鏡下才能看到;另一類是宏觀氣孔，肉眼可見，也就是我們常說的氣孔。他們不外來自四個(gè)方面：即爐料、熔化過程、鑄型材料、澆鑄過程。

　　這里就鑄型和澆鑄對氣孔的影響進(jìn)行討論。

　　4.1由鑄型材料引發(fā)的氣孔

　　和鑄型接觸的鑄件邊緣，常見的氣孔有兩種：

　　1)垂直于型壁而密集的皮下蜂窩狀氣孔是由于砂型工作面潮濕引起的。水是發(fā)氣物質(zhì)，一個(gè)單位體積的水被加熱到1000度變成水蒸氣，在壓力保持不變時(shí)體積增大1700倍。如果加熱到澆鑄溫度，可能要達(dá)到近萬倍。所以砂型表面上的水突然生成這么多的氣體將形成一個(gè)高壓，使氣體侵入正在凝固的邊緣熔體，并向阻力小的方向延伸，于是變成了長條形狀。因此，澆鑄操作中，禁止使用潮濕的鑄型。

　　2)皮下圓形氣孔，多是離邊緣10毫米以內(nèi)的單個(gè)圓形氣泡，這是由于砂型粘接劑在與熔體接觸時(shí)分解產(chǎn)生大量的氣體，一部分從砂型空隙逸出，一部分由于瞬時(shí)型腔排氣不暢，壓力而侵入熔體，所以澆鑄時(shí)注意型腔排氣是很重要的，當(dāng)然提高砂型的透氣性(例如用圓形砂粒清洗沙中塵土，背面的透氣性要大于工作面的等等)，是指從里向外不斷擴(kuò)大更為重要。

　　4.2由澆鑄操作引發(fā)的氣孔

　　這類氣孔有三種：澆鑄口面空殼、泡沫層內(nèi)部針孔等。

　　4.2.1空殼

　　快速澆鑄時(shí)，型腔排氣不暢，于是在磚頂面死角處形成氣袋，凝固后，即成為只有一層薄殼的大面積氣袋層，在廢品分析中稱之為空殼。為了防止空殼的形成，所以澆鑄操作除了時(shí)間限定外，還具體提要求澆鑄流股先粗后細(xì)，先快后慢。但在接近充滿型時(shí)，必須適當(dāng)快一點(diǎn)，否則上邊角會(huì)出現(xiàn)澆不足，而型蓋為避免被熔體形成的靜壓頂開，都要壓上重物或人力壓住。

　　4.2.2泡沫層

　　鑄型內(nèi)落入保溫材料等雜物，與落入型腔的第一段熔液反應(yīng)生成一個(gè)僵化的氣泡層，浮于液面上，一直上浮到型腔頂面，凝固后形成鑄口面的氣泡層，故澆鑄前必須檢查并保持型腔清潔。

　　4.2.3針孔

　　針孔往往發(fā)生于澆鑄的第一塊磚，這是因?yàn)闋t嘴區(qū)沒有清理干凈，混有生料或石墨爐嘴氧化露頭粉末等，與熔液急劇反應(yīng)后澆入鑄型，由于熔液黏度大，這些氣泡不能上浮，便不規(guī)則的留在熔液里。所以澆鑄時(shí)保持熔液通道的清潔也是不能忽視的。其他條件引發(fā)的氣孔最常見的是爐料潮濕和熔融溫度不足，使鑄件成為縮孔分散型或稱面包型。此外還有不被人們注意的操作，例如(1)澆鑄前串動(dòng)了電極，使大量石墨粉落入爐內(nèi)，結(jié)果造成在鑄件夾雜氣孔而不致密;(2)帶電澆鑄，在電極同熔液繼續(xù)反應(yīng)的情況下料液是不致密的，顯然鑄件也不會(huì)致密;(3)帶生料澆鑄，特別是爐口前區(qū)有生料時(shí)澆鑄，生料進(jìn)入鑄件，除破壞巖相結(jié)構(gòu)外，也產(chǎn)生氣孔。

　　5.澆鑄過程中的缺陷及防治措施

　　5.1澆鑄過程中的缺陷

　　5.1.2鑄件的收縮

　　鑄件形成縮孔、縮松、內(nèi)應(yīng)力、裂紋、變形等缺陷都與熔液凝固時(shí)發(fā)生的收縮有關(guān)。鑄件的收縮可分為液態(tài)收縮、凝固收縮、固態(tài)收縮三個(gè)階段。對固定成分的AZS來說，其液相線溫度是個(gè)常數(shù)，因此澆鑄溫度越高，液態(tài)體積收縮就越大。凝固收縮則表現(xiàn)為型腔內(nèi)液面的繼續(xù)下降，所以凝固收縮加上液態(tài)收縮，就是鑄件產(chǎn)生縮孔的基本原因。由此比重差已知AZS這部分的體積收縮可達(dá)12%-15%。

　　5.1.3鑄件中縮孔的形成及其影響因素

　　縮孔的形成：熔融液在鑄型內(nèi)發(fā)生自型壁開始逐層凝固時(shí)，如果由液態(tài)收縮和固態(tài)收縮引起的熔液減少，得不到補(bǔ)充，在鑄件最后凝固的地方就會(huì)出現(xiàn)集中縮孔。

　　當(dāng)鑄件邊緣溫度降到固相線溫度以下時(shí)，鑄件表面變形成一層硬殼，形成一個(gè)包著溶液的密封容器。當(dāng)進(jìn)一步冷卻時(shí)，殼內(nèi)熔液一方面因溫度繼續(xù)降低發(fā)生液態(tài)收縮，另一方面由于硬殼增厚而產(chǎn)生凝固收縮，這兩者的收縮因得不到補(bǔ)充而使液面降低。另外，固態(tài)殼同樣因溫度降低而發(fā)生固態(tài)收縮，使鑄件外表尺寸縮小。由于AZS熔液的液態(tài)收縮和凝固收縮都大大超過外殼的固態(tài)收縮，所以在重力作用下，頁面將與外殼的頂面脫離，出現(xiàn)縮孔。隨著凝固繼續(xù)進(jìn)行，硬殼不斷加厚，液面將不斷下降，待熔液全部凝固后，在鑄件的鑄口下方，核心部分就形成一個(gè)縮孔。

　　如果硬殼內(nèi)的溶液中氣體量少，那么當(dāng)液面和殼頂面脫離時(shí)，縮孔就形成真空，上表面的薄殼在大氣壓力作用下就可能向縮孔方向凹陷進(jìn)去，此時(shí)的縮孔就應(yīng)包括外面的縮凹和內(nèi)部的縮孔兩個(gè)部分。

　　影響縮孔體積的因素包括：熔液本身收縮大，則縮孔容積大;熔液本身凝固收縮大，則縮孔體積大;熔液本身固態(tài)收縮大，則縮孔容積減小;澆鑄速度越緩慢，縮孔體積就越小;鑄型的激冷能力越大，縮孔體積越小。

　　5.2鑄件中縮松的形成及其影響因素

　　縮松是指鑄件縮孔的下方，分散的細(xì)小空洞或密集的粗晶，或粗大的結(jié)晶群體等，肉眼能看到的都稱為縮松?？s松的形成主要與熔液成分，結(jié)晶凝固特點(diǎn)以及鑄件的凝固順序有關(guān)，當(dāng)鑄件結(jié)晶性很強(qiáng)時(shí)，在最后凝固的縮孔處變自由的生長出粗大的結(jié)晶，AZS這部分往往是粗大的柱狀剛玉晶體，晶面上長有六邊形的斜鋯石晶體。當(dāng)細(xì)長的鑄件周邊凝固，熔液補(bǔ)縮困難時(shí)，其下部便產(chǎn)生軸線縮松。

　　5.3減少鑄件縮松和縮孔的基本方法

　　制定合理的澆鑄工藝來有效的控制凝固過程，建立良好的補(bǔ)縮條件，盡可能的使縮松轉(zhuǎn)化為集中縮孔，使它移向鑄件最后凝固的地方，這樣就可以在其上加一個(gè)冒口，使縮孔最后移入冒口內(nèi)，從而獲得致密的制品。

　　凝固過程分為順序凝固和逐層凝固兩種方式：所謂控制凝固過程就是把自然的逐層凝固(表面層先凝固，逐漸向鑄件中心長厚)人為的從鑄件遠(yuǎn)離冒口的末端區(qū)到冒口之間，建立一個(gè)逐漸遞增的溫度梯度，使末端區(qū)先凝固，然后按順序向著冒口方向凝固，即實(shí)現(xiàn)順序凝固，以達(dá)到熔液補(bǔ)縮，將縮孔引入冒口的目的。順序凝固，容易使鑄件不同部位，存在較大溫差，從而使鑄件出現(xiàn)裂紋和殘留應(yīng)力等缺陷的傾向。

　　5.4冒口

　　5.4.1冒口的作用及其補(bǔ)縮原理

　　對鑄件凝固收縮進(jìn)行補(bǔ)給的非鑄體本體的附加部分稱為冒口。冒口有減小縮孔和排氣以及做觀察孔的作用。冒口的大小、形狀、數(shù)量，必須保證他是凝固最慢的部分，并有足夠的容積，容納足夠的熔液，以補(bǔ)充鑄件在凝固過程中發(fā)生的體積收縮。

　　冒口補(bǔ)縮的基本原理：鑄件在凝固的過程中必須存在一個(gè)朝向冒口的溫度梯度，當(dāng)鑄件冒口區(qū)和末端區(qū)是彼此連接時(shí)，便可獲得無縮孔的致密鑄件。反之，冒口區(qū)和末端區(qū)之間，被一個(gè)無溫度梯度的中間區(qū)隔開，則中間區(qū)將出現(xiàn)軸線縮松。

　　5.4.2冒口的設(shè)計(jì)

　　冒口設(shè)計(jì)的內(nèi)容為形狀、尺寸和數(shù)量以及處置方法。

　　1)冒口形狀

　　根據(jù)冒口補(bǔ)縮原理，冒口必須是最慢凝固的部分，因此設(shè)計(jì)冒口時(shí)，首先要求他散熱速度小，其形狀應(yīng)在相同體積下具有最小表面積時(shí)熱量散失就慢。計(jì)算表明：球體的表面積最小，然后是圓柱體、立方體、依次遞增。冒口設(shè)計(jì)還需考慮實(shí)際生產(chǎn)中制作的難易，所以在AZS生產(chǎn)中不用球形冒口。

　　2)冒口尺寸

　　主要是指它的直徑和高度，由于鑄件形狀復(fù)雜，大小不一,其所需冒口不能相同。因此引入一個(gè)補(bǔ)縮模數(shù)即冒口體積與鑄件體積之比，以控制鑄件單重為目標(biāo)來選取冒口的大小。大容積的冒口對提高鑄件容重是有效的，大容積冒口分為一個(gè)大冒口或兩個(gè)中冒口，或一個(gè)冒口用完之后再更換一個(gè)冒口等多種形式。

　　關(guān)于冒口的高度，一般認(rèn)為冒口越高，液體靜壓越大，補(bǔ)縮作用也越明顯。實(shí)際上，如果冒口過高便會(huì)抵擋不住熔體靜壓而發(fā)生外凸，同事鑄件底部退火后有裂紋，所以在不改進(jìn)其它的工藝條件下片面的提高冒口高度是不可取的。根據(jù)AZS的縮孔縮松占有澆鑄高度一半的規(guī)律，認(rèn)為冒口高度的設(shè)計(jì)原則應(yīng)是與鑄件的高度一致，即二者之比為1：1。

　　3)冒口的數(shù)量及處置方法

　　一般一個(gè)鑄件選用一個(gè)冒口，普通澆鑄中鑄件長在700毫米以上者則選用兩個(gè)冒口,冒口的處置方法有兩種：冷割除和熱鏟除。冷割除冒口：當(dāng)冒口連同鑄件在一起退火，則冒口的鏟除必須用用金剛石鋸片切割。熱鏟除冒口：鑄件澆鑄完畢后，等待冒口補(bǔ)縮結(jié)束后立即將冒口除掉，并用砂型板蓋上鑄口，然后退火。熱鏟除冒口的時(shí)間控制是很重要的，過早則冒口作用減小，熔液外溢，鑄口凸起增大冷加工量：反之過晚，鑄件易產(chǎn)生內(nèi)裂，故根據(jù)磚型大小，冒口的大小，一般控制這段時(shí)間為12-40分鐘，保持鑄口面略低于鑄件表面且平整美觀。