熔鋁爐用耐火材料特點及理化機能

1、媒介

　　跟著 社會成長 和人們糊口水平的提高，鋁和鋁合金的用量呈較著的增添 趨向 。感應爐作為鋁和鋁合金的主要熔煉裝備 品種，愈來愈 遭到 人們的正視 ，因此 ，感應熔鋁爐用耐火材料已成為鑄做作 業(yè)者十分關心的手藝 問題之一。

　　在此，就本所多年來在這方面所作的研究工作作以下 論述 ：

　　2、感應熔鋁爐用耐火材料應具有 的特點

　　2．1工頻有芯感應爐的工作特點

　　有心感應爐的熱源來自位于爐體下部的溝槽式感應器，鋁液在熔溝內(nèi)被感應加熱，再經(jīng)由過程 輪回 或單向活動 與爐膛內(nèi)的鋁液熱交流 。年夜 噸位有心感應熔鋁爐采取 了美國阿杰克斯（Ajax）公司研制的噴流型感應器。這類 感應器不但 年夜 年夜 減小了熔溝內(nèi)金屬液與爐膛內(nèi)金屬液的溫差，也可避免 化學回響反映 生成物在熔溝壁上的聚積，在必然 水平 上改變了熔溝梗塞 情形 ，可是由于電動力加年夜 ，鋁液活動 速度提高，和 熔溝外形 的復雜化，增添 了內(nèi)襯耐火材料的磨損和布局應力；熔溝壁的減薄和水冷套的設置，增添 了耐火材料承受的熱應力。

　　有心感應爐的低能耗在于其一連 性的功課 體例，這無疑使熔溝耐火材料與熔液發(fā)生回響反映 的時間和機遇 增添 ，同時堵溝的可能性始終存在。

　　2．2無意 感應爐的工作特點

　　經(jīng)常使用 的無意 感應爐分為工頻和中頻兩種，從今朝 的成長 趨向 看,中頻爐更有前景。二者 的配合 點在于可按照需要采取 中斷 或一連 運行體例,爐子由于不竭反復 “加料-融化 -出爐”的功課 進程 ，爐襯承受很年夜 的熱應力。工頻爐爐內(nèi)金屬液比中頻爐爐內(nèi)的翻滾 更利害 ，即爐襯遭到 的沖洗 較嚴重，而中頻爐的比功率年夜 （是工頻爐的兩倍）、功率密度高、融化 速度快，冷熱瓜代 更快。由于匝間電壓高（約為工頻爐的2～4倍），經(jīng)由過程 裂痕 滲透 爐襯的金屬液過熱、并造成線圈破壞 的可能性對照 年夜 。

　　2．3耐火材料應知足 的要求

　　爐襯耐火材料，豈論 是用于有心感應爐，還是無意 感應爐，都應知足 以下要求。

　?。?）有優(yōu)秀的化學不亂 性

　　金屬鋁及鋁合金不但 化學活性高，并且 其熔液的活動 性極好。鋁熔液在７５０℃時的粘度僅為1.04厘泊，與20℃時水的粘度（1.0厘泊）相當接近,這就是其易向爐襯內(nèi)部滲透和發(fā)生化學回響反映 的主要緣由 。在鋁液同耐火材料相接觸的溫度下，鋁起強還原劑感化 。耐火材估中 的SiO2、TiO2、FeO等氧化物要被鋁還原。鋁液同爐襯耐火材料之間的回響反映 不但 使產(chǎn)物 的質量遭到 影響，并且 使爐襯概況結瘤、鼓包和沉淀雜物，受鋁液浸漬部份 和原磚的界面有泛起 裂紋的危險，停爐時還會引發(fā) 剝落。所以，同鋁液接觸的爐襯材料，必需 具有很高的化學不亂 性和盡量 少的浸漬量。

　　（2）有優(yōu)秀的抗沖洗 性

　　通常是 了使爐子有較高的電效力 ，爐壁材料都設計的很薄，但爐子運行進程 中，由于電磁力的感化 ，爐內(nèi)金屬液不絕地翻滾 和攪拌，對爐襯不竭地沖洗 和磨損。對有心感應爐，由于采取 了噴流型熔溝，熔溝耐火材料遭到 的沖洗 和磨損更加 嚴重。所以，要求所用耐火材料必需 具有很高的機械強度和硬度。

　　（3）有較高的致密度和體積不亂 性

　　作為熔煉爐用耐火材料，在材質必然 的情形 下，都但愿獲得較高的致密度和體積不亂 性。體密的凹凸 ，回響反映 了成型體內(nèi)部氣孔含量若干 ，出格是燒結水平 的利害 。材料的體積不亂 性愈高，燒結和使用進程 發(fā)生 裂紋的可能性愈小，所發(fā)生 裂紋的寬度愈小，抗?jié)B透能力愈強。[pagebreak]

　?。?）不容易 發(fā)生 爐瘤

　　少少 可能由于熔融物概況或內(nèi)部存在的雜質（例如Al2O3）而構成 爐瘤。由于 爐瘤會使爐子容量顯著下降 ，并且 金屬瘤自己 致密、堅韌，除失落 是十分難題 的。

　?。?）不容易 被金屬液潤濕和滲透

　　盡人皆知 ，耐火材料是脆性材料，在加熱和冷卻進程 中不成避免地要發(fā)生 裂紋。但決議其壽命的樞紐身分 之一是裂紋的年夜 小和裂紋擴大 的速度。而裂紋擴大 與金屬液對所接觸材料的潤濕和滲透能力年夜 小有關。潤濕能力愈差，愈有益 。

　?。?）耐急冷急熱機能 好

　　這一點對無意 感應爐出格主要 。由于 無意 爐功課 體例為“加料—融化 —出爐”進程 的不竭輪回 ，爐襯材料頻頻 遭到 熱沖擊。若耐火材料熱震不亂 性欠安 ，則極易發(fā)生 裂紋和裂紋擴大 ，金屬液會在短時間 內(nèi)滲透到線圈處，致使 整臺爐襯報廢。

　　3、感應熔煉爐用耐火材料

　　固然 有心感應爐與無意 感應爐的工作溫度鄰近 ，但由于布局上的差別 ，運行體例的分歧 ，合用 的耐火材料不盡溝通 。我所從八十年月 初至今，在開辟 研制熔鋁爐用耐火材料方面作了年夜 量的研究工作，成功研制了出格合適 有心爐使用的高強澆注料，無意 爐使用的干式成型材料。

　　3．1有心感應爐用高強耐火澆注料

　　有心感應熔鋁爐的爐襯材料分為爐蓋、爐膛、喉部和感應器熔溝耐火材料四部份 。喉部，出格是熔溝耐火材料是最樞紐的材料，直接影響爐子的壽命和運行本錢 。

　?。?）爐蓋耐火材料

　　爐蓋的主要感化 是削減 爐子的熱損失，避免 加料及融化 進程 中金屬液的飛濺。這就要求爐蓋材料保溫機能 好，重量輕和抗腐蝕 性強。基于此，今朝 年夜 都采取 重量輕，導熱系數(shù)小的硅酸鋁耐火纖維作襯里，由于工作溫度凡是低于800℃，因此 多采取 耐熱鋼鉚釘和耐熱鋼網(wǎng)將其固定在爐蓋殼體上。這類 爐蓋不但 保溫絕熱并且 輕便 ，因此 封閉 和打開十分便利。

　?。?）爐膛耐火材料

　　爐膛耐火材料在使用進程 中所遭到 的物理化學感化 ，雖不如熔溝耐火材料那樣刻薄 ，但其化學特征 也應對鋁液呈惰性，有較高的強度和密度。所以，應采取 機能 良好的低氣孔、高密度高鋁磚砌筑。砌磚進程 應出格留意 減小磚縫的寬度，并用泥漿打飽。[pagebreak]

　　（3）喉部及熔溝耐火材料

　　喉部和熔溝布局復雜，不宜用磚砌筑，主要采取 不定形耐火材料。我們在當真闡發(fā)了熔溝耐火材料受力狀態(tài) 后，按照國內(nèi)的現(xiàn)實 情形 ，就顆粒級配，連系 劑用量，水泥分離增進 劑用量等，作了年夜 量的實驗 室研究工作，研究出了一種出格合適 有心感應爐感應器使用的高機能 澆注料。該澆注料采取 高鋁質耐火材料，以剛玉、莫來石為主晶相，其理化機能 指標見表1。

鋁用高機能 澆注摒擋 化機能 表

　　闡發(fā)表1數(shù)據(jù)，可以看出，這類 澆注料常溫順 高溫強度均很高，出格是850℃燒后強度相對110℃烘干強度而言，下降 幅度較小，所以，這類 澆注料在使用進程 中抗沖洗 、耐磨損。

　　腐蝕 實驗 解釋，這類 材料不容易 被鋁液浸潤，無回響反映 跡象。[pagebreak]

　　3．2無意 感應熔鋁爐用耐火材料

　　無意 感應爐由于其天真 的功課 體例，出格是靜態(tài)變頻手藝 的成長 和提高 ，成長 極其 敏捷 。但是 ，跟著 爐子功率和容量的增年夜 ，融化 鋁質量的提高，對所用耐火材料的要求加倍 刻薄 。

　　作為無意 感應爐用耐火材料，應具有十分良好的熱震不亂 性和抵制裂紋擴大 的能力。明顯 ，有心感應爐使用的澆注料用作無意 爐爐襯是不適合 的。按照國表里 無意 爐爐襯的現(xiàn)實 使用情形 ，我們把主攻標的目的定在干式成型耐火材料上。

　　干式成型耐火材料是一種幾近 不含水份 和任何液態(tài)到場 物，經(jīng)短時間振動或搗打成型便可 快速升溫、烘烤的新型不定形耐火材料。它是一種特別的熱凝聚 性耐火材料，加熱時燒結劑發(fā)生 感化 使得工作層有極高的強度，而非工作層仍連結 未燒結的散狀布局。在使用進程 中，當熱面工作層開裂時，還沒有 燒結的襯墊層可接收 局部集中的熱應力，避免 裂紋的延長 ，包管 爐子平安 使用。

　　自1989年起，我們在查詢拜訪 研究的根蒂根基 上，就原材料選擇、顆粒級配、連系 劑選用等作了年夜 量實驗 工作。顛末對多組配方的綜合對照實驗 ，終究 研制出了含有特別低溫燒結劑的新型中性干式成型爐襯材料,其理化機能 見表2。

表2 新型干式成型材料機能

機能

項目

機能

主要化學成份

>73

Al2O3

SiO2

Fe2O3

燒后耐壓強度(MPa)

500℃X6h

6.5

650℃X6h

9.7

800℃X6h

19.6

1000℃X6h

28.0

燒后線轉變 (%)

800℃X5h

+0.26

體積密度(g/cm3)

2.51

800℃X5h燒后

式樣燒后開裂水平 *

無

　　4、現(xiàn)實 使用情形

　　有心感應爐熔溝耐火材料,1984年起頭投入使用，前后 用于昆明平易近 族鋁成品 廠的5噸爐，蘭州鋁成品 廠和青海鋁成品 廠的5噸爐。最長命 命達8個月，正常使用壽命保持 在半年以上。實踐證實 ，這類 濕法澆注料施工工藝簡單，各項機能 良好，使用壽命長，是年夜 型有心感應熔鋁爐用之靠得住 的爐襯材料。

　　無意 感應熔鋁爐用干式成型耐火材料，1992年起頭現(xiàn)實 使用。該料采取 手持式振動器或裝配有專用搗打頭的風鎬分層搗打。全部 施工周期年夜 年夜 短于濕法澆注料。從92年至今前后 稀有 浩繁廠家采取 該耐火材料筑爐。[pagebreak]

　　不管 是工頻無意 感應爐,還是中頻無意 感應爐,采取 高機能 干式成型材料筑爐后,爐襯的最長使用壽命到達 了八個月。

　　5、總結

　　我所研制的有心感應熔鋁爐和無意 感應熔鋁爐用耐火材料，存身國內(nèi)資本 ，以低廉的售價（僅為進口材料的1/4～1/5）和良好的機能 (耐火材料正常使用壽命可達5-6個月，注：冶煉特別合金除外)而遭到 浩繁用戶的相信 和采取 。我們?nèi)栽诓唤咂饎?，使配方材料的機能 進一步提高，力爭奪 獲得 更佳的使用結果 。