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      詳解鋁熔解爐用耐火材料

      發布時間:2018/1/9 10:30:46 點擊率: 來源:艾米 作者:榮盛耐材

      常用鋁和鋁合金熔化爐(簡稱熔解爐,下同)主要有反射爐、坩堝爐和感應爐。我國目前鋁加工行業用的熔解爐主要是反射爐,因其具有容量大、熱效率高、操作容易等優點。

      隨著鋁熔解爐的不斷大型化和強化冶煉的實施,對內襯耐火材料提出了更加苛刻的要求,因而迫切需要對熔解爐用耐火材料的性能進行改進。以抑制材料的損毀和對鋁液的污染。

      雖然鋁熔解爐的操作溫度只有800〜1000℃,比鋼鐵冶煉的溫度低得多,但因金屬鋁以及鋁中合金元素非;顫,它們不僅能極容易地同耐火材料成分反應生成相應的氧化物,而且金屬鋁和鋁合金溶液能極容易地滲透進入耐火材料結構中的氣孔內,產生特殊的變質層,在溫度變動的條件下產生結構剝落,造成耐火材料過快損毀。

      鋁熔解爐用耐火材料損毀的原因有:

      (1)金屬鋁熔點低(約750℃)、黏度小(僅0.104Pa•s),同20℃水的黏度(0.10Pa•s)相當。這表明金屬鋁液和熔融鋁合金容易向耐火材料結構中的氣孔內滲透,會導致耐火材料的結構剝落,加快其損毀。

      (2)金屬鋁和鋁合金元素的化學活性高,會導致耐火材料中的SiO2、R2O、Fe2O3、TiO2被還原.

      (3)—些合金元素特別是Mg等高蒸氣壓元素容易滲入耐火材料氣孔內并發生反應,由于伴隨體積增加而導致耐火材料疏松和破壞。

      (4)清理爐襯表面結瘤和沉積雜物而導致耐火內襯的機械損壞。

      其中,鋁液和鋁合金溶液的滲透導致耐火材料結構剝落是鋁熔解爐內耐火材料過快損壞的主要原因。當鋁液或熔融鋁合金滲透進入耐火材料結構中的氣孔內以后,不僅使之質量受到影響,而且導致爐襯變質,使被滲透區域變得非常疏松而很容易被沖擊流所腐蝕,這就會導致耐火材料未被滲透部分進一步受到化學侵蝕。

      在沒有機械作用清除變化了的耐火材料(被滲透部分)的情況下,便會由于熱溫度梯度,而使化學侵蝕變慢并停止。但由于原質層和變質層的膨脹系數和彈性模量等不同,在溫度變動的情況下,在熱應力的作用下就會產生同加熱面平行的裂紋。在多次熱循環中,便會導致結構剝落的發生,這種結構剝落即可顯著地加快耐火材料的損毀。

      從材質設計方面考慮,向配料中添加能有效限制滲透的組分,如石墨、SiC、Si2ON2、Si3N4、B4C、BN、9A12O3•2B2O3和Al2O3•TiO2等便能大大提高耐火材料抗結構剝落的性能。

      通過對剛玉質耐火材料顆粒進行優化以及適量配入非氧化物、選擇高質量結合劑、采用高壓成形,可獲得性能較佳的復合剛玉質耐火材料(制品)。這些高性能復合剛玉質制品用于熔解爐時,可限制鋁液滲透,減少結構剝落損毀,提高耐火材料使用壽命。

      現在已經得知,通過對耐火材料顆粒分布進行優化以及微粉的應用,制造平均氣孔徑不超過0.5μm(不超過鋁液滲透的臨界氣孔直徑)以及透氣度低的耐火材料便能限制鋁液滲透。

      根據所熔解的產品和操作條件,認為熔解爐內襯耐火材料可選用SiO2-Al2O3質耐火材料?紤]到金屬鋁和鋁合金中的合金元素對SiO2有很強的還原能力,因而應選用Al2O3含量高的SiO2-Al2O3質耐火材料(如鋁礬土質耐火材料和剛玉質耐火材料)。在組織結構上,應制造透氣度低、氣孔直徑小于0.5μm的高鋁質耐火材料,即能與熔解爐的使用條件相適應。


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