权利要求
1.一种无镁系复合耐蚀冶金溜槽浇筑工艺，其特征在于，包括以下步骤：
浇筑原料制备：将刚玉砂、棕刚玉、碳化硅、铝酸钙水泥、超细氧化铝粉、硅灰、聚羧酸系高效减水剂、钢纤维和防爆剂按比例加入搅拌机干拌4-6min混合均匀，再加入去离子水湿拌8-12min，得到无镁系复合耐蚀浇筑料，所述无镁系复合耐蚀浇筑料的塌落度为180-220mm;
(2)模具预处理：采用钢模作为溜槽浇筑模具，模具内壁涂刷耐高温脱模剂，脱模剂厚度为0.1-0.3mm，然后将模具固定于振动工作台上，模具水平度误差≤0.5mm/m;
(3)预成型与分层浇筑：采用所述无镁系复合耐蚀浇筑料作为基层浇筑料和主体浇筑料，先向模具底部铺设一层厚度为5-8mm的基层浇筑料，启动振动工作台，振动频率2500-3500Hz，振捣2-3min;随后分层浇筑主体浇筑料，每层浇筑厚度为30-50mm，每层浇筑完成后振捣3-5min;主体浇筑料浇筑完成后，在表面铺设一层厚度为3-5mm的致密表层浇筑料，再次振捣1-2min;
(4)梯度养护：①室温静置养护：浇筑完成后，在模具外覆盖保湿膜，室温下静置养护24-36h;②低温养护：将模具连同浇筑体移入养护箱，以5-8℃/h的升温速率升至60-70℃，恒温养护12-16h;③中温养护：继续以3-5℃/h的升温速率升至110-130℃，恒温养护8-10h;④自然冷却：关闭养护箱，随箱自然冷却至室温，冷却速率≤10℃/h;
(5)脱模与后处理：冷却至室温后拆除模具，对溜槽浇筑体的边角进行打磨修整，去除表面毛刺和缺陷，然后对溜槽内壁进行抛光处理，抛光后的内壁粗糙度Ra≤3.2μm，得到成品溜槽。
2.根据权利要求1所述的一种减少有害杂质产生的溜槽浇筑工艺，其特征在于，所述浇筑料按质量份包括：刚玉砂50-65份、棕刚玉15-25份、碳化硅10-18份、铝酸钙水泥7-12份、超细氧化铝粉4-8份、硅灰3-6份、聚羧酸系高效减水剂0.4-0.8份、钢纤维0.8-1.5份、防爆剂0.2-0.5份、去离子水5-9份。
3.根据权利要求2所述的一种减少有害杂质产生的溜槽浇筑工艺，其特征在于，所述刚玉砂采用四级配级配方式：0.1-1mm占比20%、1-3mm占比35%、3-5mm占比30%、5-8mm占比15%;所述棕刚玉的粒径为0.5-3mm;所述碳化硅的粒径为0.1-1mm;所述钢纤维的长度为10-15mm，直径为0.2-0.4mm;所述防爆剂为有机纤维防爆剂。
4.根据权利要求2所述的一种减少有害杂质产生的溜槽浇筑工艺，其特征在于，所述致密表层浇筑料是在所述无镁系复合耐蚀浇筑料的基础上额外添加质量份为2-3份的超细氧化锆粉。
5.根据权利要求1所述的一种减少有害杂质产生的溜槽浇筑工艺，其特征在于，步骤(4)中，室温静置养护阶段的环境湿度控制在60%-80%;低温养护和中温养护阶段养护箱内湿度控制在30%-50%。
6.根据权利要求1所述的一种减少有害杂质产生的溜槽浇筑工艺，其特征在于，步骤(5)中，抛光处理采用金刚石砂轮抛光，抛光转速为1500-2000r/min。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及冶金设备制造技术领域，具体涉及一种无镁系复合耐蚀冶金溜槽浇筑工艺。
背景技术
[0002]在铜、铝、钢等金属的熔炼与精炼过程中，溜槽是衔接熔炼炉、精炼炉与铸机的核心设备，承担着高温金属熔体的输送功能，其性能直接决定生产连续性、熔体纯度及综合生产成本。传统溜槽为抵御高温熔体冲刷侵蚀并便于清理熔渣，通常在工作面铺设镁粉与水玻璃混合而成的潮湿保护料，但当1200℃以上的高温金属熔体(如粗铜熔体)与保护料接触时，镁粉会快速氧化生成氧化镁(MgO)。这些氧化镁作为有害杂质极易混入熔体，不仅严重降低最终金属产品的纯度，还会大幅增加后续精炼工序的处理难度与成本，同时对冶炼炉内耐火材料造成额外侵蚀，影响设备使用寿命。此外，镁粉与水玻璃在铺设过程中易产生大量粉尘，污染作业环境，不符合现代绿色冶金的发展要求。
[0003]为解决氧化镁杂质污染问题，行业内逐步转向无镁质耐火材料的研发。中国专利CN117534449B公开了一种铜溜槽用刚玉质浇注料，通过采用白刚玉、致密刚玉和碳化硅等无镁原料构建配方体系，从原料层面避免了镁系组分的引入，为解决传统工艺的杂质污染问题提供了新思路。
[0004]然而，现有技术仍存在明显不足：一方面，传统镁粉-水玻璃工艺的氧化镁污染问题根源性未得到彻底解决，仍是制约高纯度金属生产的关键因素;另一方面，现有技术优化了无镁浇注料的组分设计，但大多聚焦于材料配方本身的改进，缺乏对溜槽制备全流程的系统性工艺优化。溜槽作为厚大断面浇筑体，在成型、养护及后处理过程中，极易因内外温差、湿度梯度引发应力集中，导致浇筑体开裂、性能衰减，而现有技术对此类工艺难题的针对性解决方案较为有限。同时，现有无镁浇注料制备的溜槽表面粗糙度较高，熔体输送过程中易粘附熔渣，既影响输送效率，又缩短溜槽使用寿命，增加维护成本。
发明内容
[0005]针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种无镁系复合耐蚀冶金溜槽浇筑工艺。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0007]一种无镁系复合耐蚀冶金溜槽浇筑工艺，包括以下步骤：
[0008](1)浇筑原料制备：将刚玉砂、棕刚玉、碳化硅、铝酸钙水泥、超细氧化铝粉、硅灰、聚羧酸系高效减水剂、钢纤维和防爆剂按比例加入搅拌机干拌4-6min混合均匀，再加入去离子水湿拌8-12min，得到无镁系复合耐蚀浇筑料，所述无镁系复合耐蚀浇筑料的塌落度为180-220mm;
[0009](2)模具预处理：采用钢模作为溜槽浇筑模具，模具内壁涂刷耐高温脱模剂，脱模剂厚度为0.1-0.3mm，然后将模具固定于振动工作台上，模具水平度误差≤0.5mm/m;
[0010](3)预成型与分层浇筑：采用所述无镁系复合耐蚀浇筑料作为基层浇筑料和主体浇筑料，先向模具底部铺设一层厚度为5-8mm的基层浇筑料，启动振动工作台，振动频率2500-3500Hz，振捣2-3min;随后分层浇筑主体浇筑料，每层浇筑厚度为30-50mm，每层浇筑完成后振捣3-5min;主体浇筑料浇筑完成后，在表面铺设一层厚度为3-5mm的致密表层浇筑料，再次振捣1-2min;
[0011](4)梯度养护：①室温静置养护：浇筑完成后，在模具外覆盖保湿膜，室温下静置养护24-36h;②低温养护：将模具连同浇筑体移入养护箱，以5-8℃/h的升温速率升至60-70℃，恒温养护12-16h;③中温养护：继续以3-5℃/h的升温速率升至110-130℃，恒温养护8-10h;④自然冷却：关闭养护箱，随箱自然冷却至室温，冷却速率≤10℃/h;
[0012](5)脱模与后处理：冷却至室温后拆除模具，对溜槽浇筑体的边角进行打磨修整，去除表面毛刺和缺陷，然后对溜槽内壁进行抛光处理，抛光后的内壁粗糙度Ra≤3.2μm，得到成品溜槽。
[0013]进一步地，所述浇筑料按质量份包括：刚玉砂50-65份、棕刚玉15-25份、碳化硅10-18份、铝酸钙水泥7-12份、超细氧化铝粉4-8份、硅灰3-6份、聚羧酸系高效减水剂0.4-0.8份、钢纤维0.8-1.5份、防爆剂0.2-0.5份、去离子水5-9份。
[0014]进一步地，所述刚玉砂采用四级配级配方式：0.1-1mm占比20%、1-3mm占比35%、3-5mm占比30%、5-8mm占比15%;所述棕刚玉的粒径为0.5-3mm;所述碳化硅的粒径为0.1-1mm;所述钢纤维的长度为10-15mm，直径为0.2-0.4mm;所述防爆剂为有机纤维防爆剂。
[0015]进一步地，所述致密表层浇筑料是在所述无镁系复合耐蚀浇筑料的基础上额外添加质量份为2-3份的超细氧化锆粉。
[0016]进一步地，步骤(4)中，室温静置养护阶段的环境湿度控制在60%-80%;低温养护和中温养护阶段养护箱内湿度控制在30%-50%。
[0017]进一步地，步骤(5)中，抛光处理采用金刚石砂轮抛光，抛光转速为1500-2000r/min。
[0018]与现有技术相比本发明的有益效果为：
[0019]本发明提供了一种无镁系复合耐蚀冶金溜槽浇筑工艺，通过采用无镁系复合耐蚀浇筑料作为溜槽制备的核心原料，彻底摒弃了传统工艺中镁粉与水玻璃的使用，从源头杜绝了氧化镁有害杂质的生成，有效提升了金属熔体纯度，降低了后续精炼工序的负担与成本;结合优化的分层浇筑工艺，通过基层、主体与致密表层的分层成型及精准振捣控制，配合梯度养护制度，有效解决了厚大断面溜槽浇筑体因温差、湿度梯度产生的应力集中问题，显著降低了开裂风险，提升了浇筑体的致密度与结构稳定性;致密表层浇筑料中添加的超细氧化锆粉进一步增强了溜槽表面的耐蚀性与光滑度，经金刚石砂轮抛光后内壁粗糙度Ra≤3.2μm，减少了熔渣粘附，延长了溜槽使用寿命并降低清理难度;成品溜槽耐温温度≥1300℃，常温抗压强度≥85MPa，高温抗压强度≥65MPa，具备优异的耐高温、耐冲刷性能。
附图说明
[0020]以下参照附图对本发明的实施例作进一步说明，其中：
[0021]图1示出了本发明的工艺流程图。
具体实施方式
[0022]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限制本发明。
[0023]附图1为本发明的工艺流程图。
[0024]实施例1
[0025]一种无镁系复合耐蚀冶金溜槽浇筑工艺，包括以下步骤：
[0026](1)浇筑原料制备：按质量份称取刚玉砂50份、棕刚玉15份、碳化硅10份、铝酸钙水泥7份、超细氧化铝粉4份、硅灰3份、聚羧酸系高效减水剂0.4份、钢纤维0.8份、有机纤维防爆剂0.2份倒入搅拌机中干拌4min至混合均匀，随后加入5份去离子水，湿拌8min，得到无镁系复合耐蚀浇筑料，经检测该浇筑料的塌落度为180mm。其中，刚玉砂采用四级配级配方式：0.1-1mm占比20%、1-3mm占比35%、3-5mm占比30%、5-8mm占比15%;棕刚玉的粒径为0.5-3mm;碳化硅的粒径为0.1-1mm;钢纤维的长度为10mm，直径为0.2mm。
[0027](2)模具预处理：采用钢模作为溜槽浇筑模具，在模具内壁均匀涂刷耐高温脱模剂，控制脱模剂厚度为0.1mm，之后将模具固定于振动工作台上，经调试模具水平度误差为0.3mm/m，满足工艺要求。
[0028](3)预成型与分层浇筑：以制备的无镁系复合耐蚀浇筑料作为基层浇筑料和主体浇筑料，先向模具底部铺设一层厚度为5mm的基层浇筑料，启动振动工作台，设置振动频率为2500Hz，振捣2min，确保基层气泡充分排出;随后分层浇筑主体浇筑料，每层浇筑厚度为30mm，每层浇筑完成后振捣3min，直至主体浇筑料浇筑完毕;最后在主体浇筑料表面铺设一层厚度为3mm的致密表层浇筑料，再次振捣1min，保证表层平整致密。致密表层浇筑料是在无镁系复合耐蚀浇筑料基础上额外添加2份质量份的超细氧化锆粉制成。
[0029](4)梯度养护：①室温静置养护：浇筑完成后，在模具外覆盖保湿膜，控制环境湿度为60%，在室温下静置养护24h;②低温养护：将模具连同浇筑体移入养护箱，以5℃/h的升温速率升至60℃，在此温度下恒温养护12h，养护箱内湿度控制在30%;③中温养护：继续以3℃/h的升温速率升至110℃，恒温养护8h，养护箱内湿度保持在30%;④自然冷却：关闭养护箱，让浇筑体随箱自然冷却至室温，控制冷却速率为8℃/h。
[0030](5)脱模与后处理：冷却至室温后拆除模具，对溜槽浇筑体的边角进行打磨修整，去除表面毛刺和缺陷，随后采用金刚石砂轮对溜槽内壁进行抛光处理，设置抛光转速为1500r/min，抛光后检测内壁粗糙度Ra为2.8μm，得到成品溜槽。
[0031]经检测，本实施例1制备的成品溜槽耐温温度≥1300℃，常温抗压强度为85MPa，高温(1200℃保温2h)抗压强度为65MPa。
[0032]实施例2
[0033]一种无镁系复合耐蚀冶金溜槽浇筑工艺，包括以下步骤：
[0034]浇筑原料制备：按质量份称取刚玉砂65份、棕刚玉25份、碳化硅18份、铝酸钙水泥12份、超细氧化铝粉8份、硅灰6份、聚羧酸系高效减水剂0.8份、钢纤维1.5份、有机纤维防爆剂0.5份倒入搅拌机中干拌6min至混合均匀，随后加入9份去离子水，湿拌12min，得到无镁系复合耐蚀浇筑料，经检测该浇筑料的塌落度为220mm。其中，刚玉砂采用四级配级配方式：0.1-1mm占比20%、1-3mm占比35%、3-5mm占比30%、5-8mm占比15%;棕刚玉的粒径为0.5-3mm;碳化硅的粒径为0.1-1mm;钢纤维的长度为15mm，直径为0.4mm。
[0035]模具预处理：采用钢模作为溜槽浇筑模具，在模具内壁均匀涂刷耐高温脱模剂，控制脱模剂厚度为0.3mm，之后将模具固定于振动工作台上，经调试模具水平度误差为0.4mm/m，满足工艺要求。
[0036]预成型与分层浇筑：以制备的无镁系复合耐蚀浇筑料作为基层浇筑料和主体浇筑料，先向模具底部铺设一层厚度为8mm的基层浇筑料，启动振动工作台，设置振动频率为3500Hz，振捣3min，确保基层气泡充分排出;随后分层浇筑主体浇筑料，每层浇筑厚度为50mm，每层浇筑完成后振捣5min，直至主体浇筑料浇筑完毕;最后在主体浇筑料表面铺设一层厚度为5mm的致密表层浇筑料，再次振捣2min，保证表层平整致密。致密表层浇筑料是在无镁系复合耐蚀浇筑料基础上额外添加3份质量份的超细氧化锆粉制成。
[0037]梯度养护：①室温静置养护：浇筑完成后，在模具外覆盖保湿膜，控制环境湿度为80%，在室温下静置养护36h;②低温养护：将模具连同浇筑体移入养护箱，以8℃/h的升温速率升至70℃，在此温度下恒温养护16h，养护箱内湿度控制在50%;③中温养护：继续以5℃/h的升温速率升至130℃，恒温养护10h，养护箱内湿度保持在50%;④自然冷却：关闭养护箱，让浇筑体随箱自然冷却至室温，控制冷却速率为10℃/h。
[0038]脱模与后处理：冷却至室温后拆除模具，对溜槽浇筑体的边角进行打磨修整，去除表面毛刺和缺陷，随后采用金刚石砂轮对溜槽内壁进行抛光处理，设置抛光转速为2000r/min，抛光后检测内壁粗糙度Ra为3.0μm，得到成品溜槽。
[0039]经检测，本实施例制备的成品溜槽耐温温度≥1350℃，常温抗压强度为88MPa，高温(1200℃保温2h)抗压强度为68MPa。
[0040]实施例3
[0041]浇筑原料制备：按质量份称取刚玉砂58份、棕刚玉20份、碳化硅14份、铝酸钙水泥9份、超细氧化铝粉6份、硅灰4.5份、聚羧酸系高效减水剂0.6份、钢纤维1.2份、有机纤维防爆剂0.35份倒入搅拌机中干拌5min至混合均匀，随后加入7份去离子水，湿拌10min，得到无镁系复合耐蚀浇筑料，经检测该浇筑料的塌落度为200mm。其中，刚玉砂采用四级配级配方式：0.1-1mm占比20%、1-3mm占比35%、3-5mm占比30%、5-8mm占比15%;棕刚玉的粒径为0.5-3mm;碳化硅的粒径为0.1-1mm;钢纤维的长度为12mm，直径为0.3mm。
[0042]模具预处理：采用钢模作为溜槽浇筑模具，在模具内壁均匀涂刷耐高温脱模剂，控制脱模剂厚度为0.2mm，之后将模具固定于振动工作台上，经调试模具水平度误差为0.4mm/m，满足工艺要求。
[0043]预成型与分层浇筑：以制备的无镁系复合耐蚀浇筑料作为基层浇筑料和主体浇筑料，先向模具底部铺设一层厚度为6mm的基层浇筑料，启动振动工作台，设置振动频率为3000Hz，振捣2.5min，确保基层气泡充分排出;随后分层浇筑主体浇筑料，每层浇筑厚度为40mm，每层浇筑完成后振捣4min，直至主体浇筑料浇筑完毕;最后在主体浇筑料表面铺设一层厚度为4mm的致密表层浇筑料，再次振捣1.5min，保证表层平整致密。致密表层浇筑料是在无镁系复合耐蚀浇筑料基础上额外添加2.5份质量份的超细氧化锆粉制成。
[0044]梯度养护：①室温静置养护：浇筑完成后，在模具外覆盖保湿膜，控制环境湿度为70%，在室温下静置养护30h;②低温养护：将模具连同浇筑体移入养护箱，以6.5℃/h的升温速率升至65℃，在此温度下恒温养护14h，养护箱内湿度控制在40%;③中温养护：继续以4℃/h的升温速率升至120℃，恒温养护9h，养护箱内湿度保持在40%;④自然冷却：关闭养护箱，让浇筑体随箱自然冷却至室温，控制冷却速率为9℃/h。
[0045]脱模与后处理：冷却至室温后拆除模具，对溜槽浇筑体的边角进行打磨修整，去除表面毛刺和缺陷，随后采用金刚石砂轮对溜槽内壁进行抛光处理，设置抛光转速为1800r/min，抛光后检测内壁粗糙度Ra为2.9μm，得到成品溜槽。
[0046]经检测，实施例制备的成品溜槽耐温温度≥1320℃，常温抗压强度为92MPa，高温(1200℃保温2h)抗压强度为71MPa。
[0047]本发明提供了一种无镁系复合耐蚀冶金溜槽浇筑工艺，通过采用无镁系复合耐蚀浇筑料作为溜槽制备的核心原料，彻底摒弃了传统工艺中镁粉与水玻璃的使用，从源头杜绝了氧化镁有害杂质的生成，有效提升了金属熔体纯度，降低了后续精炼工序的负担与成本;结合优化的分层浇筑工艺，通过基层、主体与致密表层的分层成型及精准振捣控制，配合梯度养护制度，有效解决了厚大断面溜槽浇筑体因温差、湿度梯度产生的应力集中问题，显著降低了开裂风险，提升了浇筑体的致密度与结构稳定性;致密表层浇筑料中添加的超细氧化锆粉进一步增强了溜槽表面的耐蚀性与光滑度，经金刚石砂轮抛光后内壁粗糙度Ra≤3.2μm，减少了熔渣粘附，延长了溜槽使用寿命并降低清理难度;成品溜槽耐温温度≥1300℃，常温抗压强度≥85MPa，高温抗压强度≥65MPa，具备优异的耐高温、耐冲刷性能。
[0048]上文描述了本发明的一些示例性实施例，可以理解，上述实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。这些实施例中的特征可以合适的方式进行重新组合，而由此获得的方案仍在本发明要求的保护范围内。基于上述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也即凡在本申请的精神和原理之内所作的所有修改、等同替换和改进等，均落在本发明要求的保护范围内。
说明书附图(1)
