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化鋁爐用耐火材料

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化鋁爐用耐火材料

分類:
行業新聞
發布時間:
2014/04/11
【摘要】:
隨著社會發展和人們生活水平的提高,鋁和鋁合金的用量呈明顯的增加趨勢。感應爐作為鋁和鋁合金的主要熔煉設備品種,越來越受到人們的重視,因而,感應熔鋁爐用耐火材料已成為鑄造作業者非常關心的技術問題之一。  在此,就本所多年來在這方麵所作的研究工作作如下敘述:  2、感應熔鋁爐用耐火材料應具備的特點  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於爐體下部的溝槽式感應器,鋁液在熔溝內被感應加熱

  隨著社會發展和人們生活水平的提高,鋁和鋁合金的用量呈明顯的增加趨勢。感應爐作為鋁和鋁合金的主要熔煉設備品種,越來越受到人們的重視,因而,感應熔鋁爐用耐火材料已成為鑄造作業者非常關心的技術問題之一。

  在此,就本所多年來在這方麵所作的研究工作作如下敘述:

  2、感應熔鋁爐用耐火材料應具備的特點

  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於爐體下部的溝槽式感應器,鋁液在熔溝內被感應加熱,再通過循環或單向流動與爐膛內的鋁液熱交換。大噸位有心感應熔鋁爐采用了美國阿傑克斯(Ajax)公司研製的噴流型感應器。這種感應器不僅大大減小了熔溝內金屬液與爐膛內金屬液的溫差,也可防止化學反應生成物在熔溝壁上的聚積,在一定程度上改變了熔溝堵塞情況,但是由於電動力加大,鋁液流動速度提高,以及熔溝形狀的複雜化,增加了內襯耐火材料的磨損和結構應力;熔溝壁的減薄和水冷套的設置,增加了耐火材料承受的熱應力。

  有心感應爐的低能耗在於其連續性的作業方式,這無疑使熔溝耐火材料與熔液發生反應的時間和機會增加,同時堵溝的可能性始終存在。

  2.2無心感應爐的工作特點

  常用的無心感應爐分為工頻和中頻兩種,從目前的發展趨勢看,中頻爐更有前景。兩者的共同點在於可根據需要采用間斷或連續運行方式,爐子由於不斷重複“加料-熔化-出爐”的作業過程,爐襯承受很大的熱應力。工頻爐爐內金屬液比中頻爐爐內的翻騰更厲害,即爐襯受到的衝刷較嚴重,而中頻爐的比功率大(是工頻爐的兩倍)、功率密度高、熔化速度快,冷熱交替更快。由於匝間電壓高(約為工頻爐的2~4倍),通過裂縫滲入爐襯的金屬液過熱、並造成線圈損壞的可能性比較大。

  2.3耐火材料應滿足的要求

  爐襯耐火材料,不論是用於有心感應爐,還是無心感應爐,都應滿足以下要求。

  (1)有良好的化學穩定性

  金屬鋁及鋁合金不僅化學活性高,而且其熔液的流動性極好。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部滲透和發生化學反應的主要原因。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不僅使產品的質量受到影響,而且使爐襯表麵結瘤、鼓包和沉澱雜物,受鋁液浸漬部分和原磚的界麵有出現裂紋的危險,停爐時還會引起剝落。所以,同鋁液接觸的爐襯材料,必須具有很高的化學穩定性和盡可能少的浸漬量。

  (2)有良好的抗衝刷性

  一般為了使爐子有較高的電效率,爐壁材料都設計的很薄,但爐子運行過程中,由於電磁力的作用,爐內金屬液不停地翻騰和攪拌,對爐襯不斷地衝刷和磨損。對有心感應爐,由於采用了噴流型熔溝,熔溝耐火材料受到的衝刷和磨損更為嚴重。所以,要求所用耐火材料必須具有很高的機械強度和硬度。

  (3)有較高的致密度和體積穩定性

  作為熔煉爐用耐火材料,在材質一定的情況下,都希望獲得較高的致密度和體積穩定性。體密的高低,反應了成型體內部氣孔含量多少,特別是燒結程度的好壞。材料的體積穩定性愈高,燒結和使用過程產生裂紋的可能性愈小,所產生裂紋的寬度愈小,抗滲透能力愈強。

  (4)不易產生爐瘤

  極少可能由於熔融物表麵或內部存在的雜質(例如Al2O3)而形成爐瘤。因為爐瘤會使爐子容量顯著降低,而且金屬瘤本身致密、堅韌,除掉是非常困難的。

  (5)不易被金屬液潤濕和滲透

  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生裂紋。但決定其壽命的關鍵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能力大小有關。潤濕能力愈差,愈有利。

  (6)耐急冷急熱性能好

  這一點對無心感應爐特別重要。因為無心爐作業方式為“加料—熔化—出爐”過程的不斷循環,爐襯材料反複受到熱衝擊。若耐火材料熱震穩定性不佳,則極易產生裂紋和裂紋擴展,金屬液會在短期內滲透到線圈處,導致整台爐襯報廢。