熔鋁爐不論是電頻感應(yīng)爐,還是天燃氣加熱反射爐,或者是環(huán)形加熱爐在使用內(nèi)襯材料不沾鋁澆注料上都應(yīng)滿足以下要求。
(1)有良好的化學(xué)反應(yīng)不亂使用
金屬鋁及鋁合金不僅化學(xué)活性高,而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)相稱接近,這就是其易向爐襯內(nèi)部滲透滲出和發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的主要原因。在鋁液同耐火材料相接觸的溫度下,鋁起強還原劑作用。耐火材料中的SiO2、TiO2、FeO等氧化物要被鋁還原。鋁液同爐襯耐火材料之間的反應(yīng)不僅使產(chǎn)品的質(zhì)量受到影響,而且使?fàn)t襯表面結(jié)瘤、鼓包和沉淀雜物,受鋁液浸漬部門和原磚的界面有泛起裂紋的危險,停爐時還會引起剝落。所以,同鋁液接觸的爐襯材料,必需具有很高的化學(xué)不亂性和盡可能少的浸漬量。
(2)有良好的抗沖洗性
一般為了使?fàn)t子有較高的電效率,爐壁材料都設(shè)計的很薄,但爐子運行過程中,因為電磁力的作用,爐內(nèi)金屬液不停地翻滾和攪拌,對爐襯不斷地沖洗和磨損。對有心感應(yīng)爐,因為采用了噴流型熔溝,熔溝耐火材料受到的沖洗和磨損更為嚴(yán)峻。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(zhì)一定的情況下,都但愿獲得較高的致密度和體積不亂性。體密的高低,反應(yīng)了成型體內(nèi)部氣孔含量多少,特別是燒結(jié)程度的好壞。材料的體積不亂性愈高,燒結(jié)和使用過程產(chǎn)生裂紋的可能性愈小,所產(chǎn)生裂紋的寬度愈小,抗?jié)B透滲出能力愈強。
(4)不易產(chǎn)生爐瘤
極少可能因為熔融物表面或內(nèi)部存在的雜質(zhì)(例如Al2O3)而形成爐瘤。由于爐瘤會使?fàn)t子容量明顯降低,而且金屬瘤本身致密、堅韌,除掉長短常難題的。
(5)不易被金屬液潤濕和滲透滲出
眾所周知,耐火材料是脆性材料,在加熱和冷卻過程中不可避免地要產(chǎn)生裂紋。但決定其壽命的樞紐因素之一是裂紋的大小和裂紋擴展的速度。而裂紋擴展與金屬液對所接觸材料的潤濕和滲透滲出能力大小有關(guān)。潤濕能力愈差,愈有利。
(6)耐急冷急熱機能好
這一點對無心感應(yīng)爐特別重要。由于無心爐功課方式為“加料—熔化—出爐”過程的不斷輪回,爐襯材料反復(fù)受到熱沖擊。若耐火材料熱震不亂性不佳,則極易產(chǎn)生裂紋和裂紋擴展,金屬液會在短期內(nèi)滲透滲出到線圈處,導(dǎo)致整臺爐襯報廢。
熔鋁爐的爐襯材料分為爐蓋、爐膛、喉部和感應(yīng)器熔溝耐火材料四部門。喉部,特別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。
(1)爐蓋耐火材料
爐蓋的主要作用是減少爐子的熱損失,防止加料及熔化過程中金屬液的飛濺。這就要求爐蓋材料保溫機能好,重量輕和抗腐蝕性強;诖,目前大都采用重量輕,導(dǎo)熱系數(shù)小的硅酸鋁耐火纖維作襯里,因為工作溫度通常低于800℃,因而多采用耐熱鋼鉚釘和耐熱鋼網(wǎng)將其固定在爐蓋殼體上。這種爐蓋不僅保溫絕熱而且輕盈,因而封閉和打開十分利便。
(2)爐膛耐火材料
爐膛耐火材料在使用過程中所受到的物理化學(xué)作用,雖不如熔溝耐火材料那樣苛刻,但其化學(xué)特性也應(yīng)對鋁液呈惰性,有較高的強度和密度。所以,應(yīng)采用機能優(yōu)良的低氣孔、高密度高鋁磚砌筑。砌磚過程應(yīng)特別留意減小磚縫的寬度,并用泥漿打飽。
(3)喉部及熔溝耐火材料
喉部和熔溝結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不宜用磚砌筑,主要采用不定形耐火材料。我們在當(dāng)真分析了熔溝耐火材料受力狀況后,根據(jù)海內(nèi)的實際情況,就顆粒級配,結(jié)合劑用量,水泥分散促進劑用量等,作了大量的試驗室研究工作,研究出了一種特別適合有心感應(yīng)爐感應(yīng)器使用的高機能澆注料。該澆注料采用高鋁質(zhì)耐火材料,以剛玉、莫來石為主晶相。
作為熔鋁爐用耐火材料,應(yīng)具有十分優(yōu)良的熱震不亂性和抵擋裂紋擴展的能力。顯然,它是一種特殊的熱凝聚性耐火材料,加熱時燒結(jié)劑產(chǎn)生作用使得工作層有極高的強度,在使用過程中,當(dāng)熱面工作層開裂時,尚未燒結(jié)的襯墊層可吸收局部集中的熱應(yīng)力,防止裂紋的延伸,保證爐子安全。蘭州鋁制品廠和青海鋁制品廠的5噸爐。最長壽命達8個月,正常使用壽命維持在半年以上。實踐證實,這種濕法澆注料施工工藝簡樸,各項機能優(yōu)良,使用壽命長,是大型有心感應(yīng)熔鋁爐用之可靠的爐襯材料。