熔铝炉用耐火材料特点及理化机能

1、媒介

　　跟着 社会成长 和人们糊口水平的提高，铝和铝合金的用量呈较着的增添 趋向 。感应炉作为铝和铝合金的主要熔炼装备 品种，愈来愈 遭到 人们的正视 ，因此 ，感应熔铝炉用耐火材料已成为铸做作 业者十分关心的手艺 问题之一。

　　在此，就本所多年来在这方面所作的研究工作作以下 论述 ：

　　2、感应熔铝炉用耐火材料应具有 的特点

　　2．1工频有芯感应炉的工作特点

　　有心感应炉的热源来自位于炉体下部的沟槽式感应器，铝液在熔沟内被感应加热，再经由过程 轮回 或单向活动 与炉膛内的铝液热交流 。年夜 吨位有心感应熔铝炉采取 了美国阿杰克斯（Ajax）公司研制的喷流型感应器。这类 感应器不但 年夜 年夜 减小了熔沟内金属液与炉膛内金属液的温差，也可避免 化学回响反映 生成物在熔沟壁上的聚积，在必然 水平 上改变了熔沟梗塞 情形 ，可是由于电动力加年夜 ，铝液活动 速度提高，和 熔沟外形 的复杂化，增添 了内衬耐火材料的磨损和布局应力；熔沟壁的减薄和水冷套的设置，增添 了耐火材料承受的热应力。

　　有心感应炉的低能耗在于其一连 性的功课 体例，这无疑使熔沟耐火材料与熔液发生回响反映 的时间和机遇 增添 ，同时堵沟的可能性始终存在。

　　2．2无意 感应炉的工作特点

　　经常使用 的无意 感应炉分为工频和中频两种，从今朝 的成长 趋向 看,中频炉更有前景。二者 的配合 点在于可按照需要采取 中断 或一连 运行体例,炉子由于不竭反复 “加料-融化 -出炉”的功课 进程 ，炉衬承受很年夜 的热应力。工频炉炉内金属液比中频炉炉内的翻滚 更利害 ，即炉衬遭到 的冲洗 较严重，而中频炉的比功率年夜 （是工频炉的两倍）、功率密度高、融化 速度快，冷热瓜代 更快。由于匝间电压高（约为工频炉的2～4倍），经由过程 裂痕 渗透 炉衬的金属液过热、并造成线圈破坏 的可能性对照 年夜 。

　　2．3耐火材料应知足 的要求

　　炉衬耐火材料，岂论 是用于有心感应炉，还是无意 感应炉，都应知足 以下要求。

　　（1）有优秀的化学不乱 性

　　金属铝及铝合金不但 化学活性高，并且 其熔液的活动 性极好。铝熔液在７５０℃时的粘度仅为1.04厘泊，与20℃时水的粘度（1.0厘泊）相当接近,这就是其易向炉衬内部渗透和发生化学回响反映 的主要缘由 。在铝液同耐火材料相接触的温度下，铝起强还原剂感化 。耐火材估中 的SiO2、TiO2、FeO等氧化物要被铝还原。铝液同炉衬耐火材料之间的回响反映 不但 使产物 的质量遭到 影响，并且 使炉衬概况结瘤、鼓包和沉淀杂物，受铝液浸渍部份 和原砖的界面有泛起 裂纹的危险，停炉时还会引发 剥落。所以，同铝液接触的炉衬材料，必需 具有很高的化学不乱 性和尽量 少的浸渍量。

　　（2）有优秀的抗冲洗 性

　　通常是 了使炉子有较高的电效力 ，炉壁材料都设计的很薄，但炉子运行进程 中，由于电磁力的感化 ，炉内金属液不绝地翻滚 和搅拌，对炉衬不竭地冲洗 和磨损。对有心感应炉，由于采取 了喷流型熔沟，熔沟耐火材料遭到 的冲洗 和磨损更加 严重。所以，要求所用耐火材料必需 具有很高的机械强度和硬度。

　　（3）有较高的致密度和体积不乱 性

　　作为熔炼炉用耐火材料，在材质必然 的情形 下，都但愿获得较高的致密度和体积不乱 性。体密的凹凸 ，回响反映 了成型体内部气孔含量若干 ，出格是烧结水平 的利害 。材料的体积不乱 性愈高，烧结和使用进程 发生 裂纹的可能性愈小，所发生 裂纹的宽度愈小，抗渗透能力愈强。[pagebreak]

　　（4）不容易 发生 炉瘤

　　少少 可能由于熔融物概况或内部存在的杂质（例如Al2O3）而构成 炉瘤。由于 炉瘤会使炉子容量显著下降 ，并且 金属瘤自己 致密、坚韧，除失落 是十分难题 的。

　　（5）不容易 被金属液润湿和渗透

　　尽人皆知 ，耐火材料是脆性材料，在加热和冷却进程 中不成避免地要发生 裂纹。但决议其寿命的枢纽身分 之一是裂纹的年夜 小和裂纹扩大 的速度。而裂纹扩大 与金属液对所接触材料的润湿和渗透能力年夜 小有关。润湿能力愈差，愈有益 。

　　（6）耐急冷急热机能 好

　　这一点对无意 感应炉出格主要 。由于 无意 炉功课 体例为“加料—融化 —出炉”进程 的不竭轮回 ，炉衬材料频频 遭到 热冲击。若耐火材料热震不乱 性欠安 ，则极易发生 裂纹和裂纹扩大 ，金属液会在短时间 内渗透到线圈处，致使 整台炉衬报废。

　　3、感应熔炼炉用耐火材料

　　固然 有心感应炉与无意 感应炉的工作温度邻近 ，但由于布局上的差别 ，运行体例的分歧 ，合用 的耐火材料不尽沟通 。我所从八十年月 初至今，在开辟 研制熔铝炉用耐火材料方面作了年夜 量的研究工作，成功研制了出格合适 有心炉使用的高强浇注料，无意 炉使用的干式成型材料。

　　3．1有心感应炉用高强耐火浇注料

　　有心感应熔铝炉的炉衬材料分为炉盖、炉膛、喉部和感应器熔沟耐火材料四部份 。喉部，出格是熔沟耐火材料是最枢纽的材料，直接影响炉子的寿命和运行本钱 。

　　（1）炉盖耐火材料

　　炉盖的主要感化 是削减 炉子的热损失，避免 加料及融化 进程 中金属液的飞溅。这就要求炉盖材料保温机能 好，重量轻和抗腐蚀 性强。基于此，今朝 年夜 都采取 重量轻，导热系数小的硅酸铝耐火纤维作衬里，由于工作温度凡是低于800℃，因此 多采取 耐热钢铆钉和耐热钢网将其固定在炉盖壳体上。这类 炉盖不但 保温绝热并且 轻便 ，因此 封闭 和打开十分便利。

　　（2）炉膛耐火材料

　　炉膛耐火材料在使用进程 中所遭到 的物理化学感化 ，虽不如熔沟耐火材料那样刻薄 ，但其化学特征 也应对铝液呈惰性，有较高的强度和密度。所以，应采取 机能 良好的低气孔、高密度高铝砖砌筑。砌砖进程 应出格留意 减小砖缝的宽度，并用泥浆打饱。[pagebreak]

　　（3）喉部及熔沟耐火材料

　　喉部和熔沟布局复杂，不宜用砖砌筑，主要采取 不定形耐火材料。我们在当真阐发了熔沟耐火材料受力状态 后，按照国内的现实 情形 ，就颗粒级配，连系 剂用量，水泥分离增进 剂用量等，作了年夜 量的实验 室研究工作，研究出了一种出格合适 有心感应炉感应器使用的高机能 浇注料。该浇注料采取 高铝质耐火材料，以刚玉、莫来石为主晶相，其理化机能 指标见表1。

铝用高机能 浇注摒挡 化机能 表

　　阐发表1数据，可以看出，这类 浇注料常温顺 高温强度均很高，出格是850℃烧后强度相对110℃烘干强度而言，下降 幅度较小，所以，这类 浇注料在使用进程 中抗冲洗 、耐磨损。

　　腐蚀 实验 解释，这类 材料不容易 被铝液浸润，无回响反映 迹象。[pagebreak]

　　3．2无意 感应熔铝炉用耐火材料

　　无意 感应炉由于其天真 的功课 体例，出格是静态变频手艺 的成长 和提高 ，成长 极其 敏捷 。但是 ，跟着 炉子功率和容量的增年夜 ，融化 铝质量的提高，对所用耐火材料的要求加倍 刻薄 。

　　作为无意 感应炉用耐火材料，应具有十分良好的热震不乱 性和抵制裂纹扩大 的能力。明显 ，有心感应炉使用的浇注料用作无意 炉炉衬是不适合 的。按照国表里 无意 炉炉衬的现实 使用情形 ，我们把主攻标的目的定在干式成型耐火材料上。

　　干式成型耐火材料是一种几近 不含水份 和任何液态到场 物，经短时间振动或捣打成型便可 快速升温、烘烤的新型不定形耐火材料。它是一种特别的热凝聚 性耐火材料，加热时烧结剂发生 感化 使得工作层有极高的强度，而非工作层仍连结 未烧结的散状布局。在使用进程 中，当热面工作层开裂时，还没有 烧结的衬垫层可接收 局部集中的热应力，避免 裂纹的延长 ，包管 炉子平安 使用。

　　自1989年起，我们在查询拜访 研究的根蒂根基 上，就原材料选择、颗粒级配、连系 剂选用等作了年夜 量实验 工作。颠末对多组配方的综合对照实验 ，终究 研制出了含有特别低温烧结剂的新型中性干式成型炉衬材料,其理化机能 见表2。

表2 新型干式成型材料机能

机能

项目

机能

主要化学成份

>73

Al2O3

SiO2

Fe2O3

烧后耐压强度(MPa)

500℃X6h

6.5

650℃X6h

9.7

800℃X6h

19.6

1000℃X6h

28.0

烧后线转变 (%)

800℃X5h

+0.26

体积密度(g/cm3)

2.51

800℃X5h烧后

式样烧后开裂水平 *

无

　　4、现实 使用情形

　　有心感应炉熔沟耐火材料,1984年起头投入使用，前后 用于昆明平易近 族铝成品 厂的5吨炉，兰州铝成品 厂和青海铝成品 厂的5吨炉。最长命 命达8个月，正常使用寿命保持 在半年以上。实践证实 ，这类 湿法浇注料施工工艺简单，各项机能 良好，使用寿命长，是年夜 型有心感应熔铝炉用之靠得住 的炉衬材料。

　　无意 感应熔铝炉用干式成型耐火材料，1992年起头现实 使用。该料采取 手持式振动器或装配有专用捣打头的风镐分层捣打。全部 施工周期年夜 年夜 短于湿法浇注料。从92年至今前后 稀有 浩繁厂家采取 该耐火材料筑炉。[pagebreak]

　　不管 是工频无意 感应炉,还是中频无意 感应炉,采取 高机能 干式成型材料筑炉后,炉衬的最长使用寿命到达 了八个月。

　　5、总结

　　我所研制的有心感应熔铝炉和无意 感应熔铝炉用耐火材料，存身国内资本 ，以低廉的售价（仅为进口材料的1/4～1/5）和良好的机能 (耐火材料正常使用寿命可达5-6个月，注：冶炼特别合金除外)而遭到 浩繁用户的相信 和采取 。我们仍在不竭起劲 ，使配方材料的机能 进一步提高，力争夺 获得 更佳的使用结果 。