棕刚玉是用高铝矾土熟料、碳素材料和铁屑三种原料混匀加入电弧炉中经过高温熔化和杂质还原后冷却而结晶成的棕褐色熔块。其主要成分是氧化铝，含量为94.5%—97%.棕刚玉冶炼是利用铝对氧的亲和力比铁、硅、钛等大的基本原理，可以通过控制还原剂的数量，用还原冶炼的方法使铝矾土中的主要杂质还原，被还原的杂质生成硅铁合金并与刚玉熔液分离，从而获得结晶且质量符合要求、氧化铝含量大于95%的棕刚玉。

二、冶炼工艺：1冶炼方法：棕刚玉冶炼一般有三种方法：

1） 流放发：连续生产，自动化程度高，但投资大，结构复杂，适合于大功率冶炼。

2） 倾倒法：连续生产，机械化程度高，投资较小，生产效率好，目前使用普遍的一种方法（倾倒炉冶炼法）。

3） 固定法（熔块法）：间断生产，机械化程度低，但投资小，设备简单，工艺方便，是目前小型磨料厂进行刚玉冶炼的主要方法（固定炉冶炼法）。

2倾倒法与固定法的工艺比较：

棕刚玉冶炼工艺方法及特点：

1）工艺特点：

①炉液温度>2050℃。

②炉内炉料层次：上固态层，中半熔层，下熔融层。

③炉内电能分配：电弧热，电阻热。

④冶炼过程，通过控制功率、配料比和料层厚度，来随时保证熔液深度和熔化面积。

2）工艺方法：

焖炉法（埋弧法）

特点：①料层厚，容量为1800~2500KVA的炉子，初期厚度一般为600~1000mm左右；1000KVA以下的炉子，初期厚度一般为400~600mm左右。

②粒度较大。③弧光被料层完全覆盖。

优点：

①热利用率高。

②电极和炉衬损耗小，炉体上部设备受高温辐射的程度小。

③减小了辐射热对工人的危害。

缺点：

①固定炉回收料多，原料消耗增加，劳动量大（对倾倒炉作业影响不大）。

②小时投料量大，操作不当，熔液熔化速度较快，热源中心上移，熔池面积小。

③易引起喷炉。④固定炉易产生刚玉和硅铁混杂或熔块各部位质量不均现象。

敞炉法（明弧法）

特点：料层薄，粒度细，弧光外露时间长，料层厚度一般在300mm.

优点：

①炉料利用率高。

②熔池温度高，熔化面积大。

③熔液粘度小，硅铁合金易集中分离，熔块质量均匀。

缺点：

①热利用率低。

②冶炼时间长，生产效率低。

③炉衬和电极氧化快，部分设备常处于高温辐射区，影响寿命。

④炉前环境较差。

棕刚玉冶炼一般操作过程：

1）开炉前准备：

① 连接电极：吹静接触面，拧紧螺纹。

②调整电极长度：电极正好接触起弧焦，不影响炉体出入或倾倒。

③测量电极距及电极与炉壁之距离。

④测量二次导电系统绝缘：绝缘部位电阻值>0.5MΩ。

⑤检查炉体传动、电极升降、加料等系统设备及水、气管、阀门等。

2）开炉：

①摆放起弧焦：起弧焦粒度30~50 mm.摆放方法有三种：实心三角形：起弧焦用量大，不易断弧，中间用。 空心三角形：起弧焦用量小，易断弧，不常用。晶形：起弧焦用量小，起弧快，易断弧，开炉用；

②送电；

③起弧：采用较高电压，电流上升至20~30%时，加大块矾土压弧光，电流负荷上升至80%时，可加料进入熔炼。

3）熔炼：主要分焖炉法和敞炉法两种工艺棕刚玉作好“控制”操作和炉况分析。

4）控制：一般停止加料，控制电极上升，小反应不处理。产生的反应块或“嗤块”后期处理。以防出现悬浮现象。

5）精炼：

①转入精炼前，调整配料比，适当增加炭量。

②停止加料，薄料层，低电压，高电流操作。

6）倒（出）炉：

①先起电极，待电流不小于5000A时再停电起电极。

②倾倒炉提前0.5h准备接包，关闭冷却水。

③倾倒时本着先慢后快，Z后稍慢的原则。

④留少许熔液便于下次起弧。

⑤注意倾倒角度，防止炉咀碰压接包。

⑥倒完复位后，电极离熔液200~500mm时，开始送电。

7）注意事项：

①冶炼过程，无反常现象，按要求送满负荷，并减少电极活动次数

② 炉子长期不下料，30~40min可活动电极强制下料。

③电炉大嗤大反应设备破坏后，或停电时间长，注意活动电极。

④电极被粘，应先落后起。

⑤集中精力，按工艺满负荷运行。

5冶炼过程操作方法：

1）起弧：即开炉时利用炭素材料作导体起弧的方法；操作要点：起弧焦的摆法； 采用较高电压，待电流上升稳定后，逐渐投入，防止断弧。

2）焖炉：即料层较厚，一般在0.4-1M弧光不透，热利用率高；操作要领：采用间隙式加料，定期焖炉，配合进行“控制”操作。定期放气，避免气压过大，造成喷炉。少动电极，均衡、满负荷供电。矾土块度<30mm,细粉数量要少。

3）控制：要领：在一定时间内不加或少加料，促使电极下降，扩大熔池面积，提高熔液温度。操作方法：控制加料，控制电极上升；一般小反应不作处理；配料层下降，熔液流动性好，电流不稳即可转入加料冶炼。

4）放气：因还原反应过程生成大量CO气体，须排除，防止大喷炉；操作规范：料层厚度，熔料块度要适当，保持透气性；焖炉期因嗤炉形成孔洞时，待气跑净后，再用大块乏料堵盖；5）回炉乏料加入：多在冶炼中期与矾土混合料分层加入，加于炉内熔化区内。

6）回炉微粉使用：当塌孔露出液面时，先覆盖微粉形成硬盖后再加料；料层出现烧结时用以灌入溶液面上；停炉前加入三电极中间，或从电极根灌入。

7）撺料：即：将周围炉料向中心传递；在控制和精炼阶段，逐步将周围热的炉料撺向高温区。

8）捣炉：料层烧结严重强行炉料下沉；方法：采用其它措施无效时，方可捣炉下料； 提高电极，逐项进行；溢出熔液，需覆盖微粉，再行撺料。

9）精炼：停止加料至炉料熔完；操作规范：采用较低电压；经常活动电极拍打炉料，防止烧结； 把周围炉料撺向中心，逐渐熔化干净。

10）停炉：熔完后精炼30min左右即可停电；操作要领：电极中间可加入微粉覆盖；经常粘棍，保证三相质量相近；停炉的正常情况：电极头部冒出白蓝色火焰；电弧长长作响，极不稳定；电流不稳，液面出现软盖棕刚玉。