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解决方案

造成熔铝炉耐火材料损毁的6种因素(需重视)

 

熔铝炉和保温炉是铝合金熔铸生产中最主要的生产设备。影响铝合金熔炼保温炉内衬寿命的因素比较多,主要有耐火材料、筑炉质量、装炉和清炉操作、铝液对耐火材料的侵蚀、铝液中碱金属和碱土金属Na、K、Mg等对耐火材料的侵蚀以及耐火材料磨损等。

一 :耐火材料损毁

目前,国内多达数熔铝炉保温炉内衬以高铝砖为主要熔池材料。在熔炼筑炉时,有的熔铸长采用包工包料的交钥匙工程,有的则采用由熔铸厂提供筑炉材料,有施工方负责筑炉才做。前者保证熔炼/保温炉使用寿命,可以采购高铝质的筑炉材料,然而,如果用前一种方式,施工方位了降低筑炉成本,获取更大的利润空间,很可能采购不符合筑炉要求的材料,再加之如果熔铸厂方对筑炉材料质量监督不力。不合格的耐火材料必然导致熔炼保温炉使用寿命的缩短。

二:耐火材料筑炉

在耐火材料质量得到保证的前提下,筑炉质量对于熔铝保温炉内衬寿命有着重要的影响。如若浇注料加水量过大、砌筑砖缝过大或灰浆饱和度等控制不当,在烘炉过程中就会导致炉衬开裂,或在铝合金熔炼过程中导致炉衬漏铝,从而缩短炉衬使用寿命。

三 装炉和清炉

在铝合金熔炼时,要将部分固体料(充容铝锭、工艺废料和中间合金锭)加入到熔炼炉中。然而无论是用加料车投料还是人工投料,固体炉料都不可避免地要与炉衬耐火材料发生碰撞,长期的膨胀必然会造成炉衬材料的损伤,从而影响炉衬耐火材料的使用寿命。

熔铝炉运行一段时间后,炉底和炉墙上回黏附许多炉渣和其他杂志,使熔池有效容量减小。为了保证铝合金熔炼效率,须对熔池进行清理。目前对熔炼保温炉的清理主要依靠人工清理。人工清理时,停炉后必须降温至环境温度,然而,清理温度过低时,以三氧化二铝为主要成分的炉渣与耐火材料黏附力很大,要么清理不下来,要么在除掉炉渣的同时,炼铜局部炉衬材料一起被清理下来,从而导致由于清理工作对炉衬耐火材料造成损坏,从而影响内衬材料的使用寿命。

熔铝炉

四 铝液对耐火材料内衬的侵蚀

虽然反射炉使用温度为800~1000℃,远比钢铁行业使用温度低很多,但是由于铝是活泼金属,在750℃的熔炼温度下,铝的粘度为0.104Pa·S,与20℃时水的粘度(0.10Pa·S)相当接近,因此金属铝及铝合金的流动性几号,容易向炉衬内部渗透。当铝液渗入耐火材料后,即与耐火材料中的SiO2、Fe2O3等氧化物发生还原反应,造成耐火材料的损毁,同时反应生成的Si和Fe也对铝液体造成了污染:

2AL + 3/2SiO2 → AL2O3 +3 /2Si

2AL +Fe2O3→ AL2O3+2Fe

五 铝合金中合金元素对耐火材料的侵蚀

熔铝保温炉砌筑完成后,由于烘炉过程中耐火材料中吸附水、结晶水和化学水的逸出,从而使得在耐火材料表面形成许多微观通道。在众多铝合金中,Mg 、Mn、Zn等元素也很活泼,在很容易与耐火材料中的一些成分反应,尤其是Mg,有很高的蒸汽压,其蒸气压比铝液更容易沿着微观通道渗入耐火材料,还原耐火材料中的AL2O3 、SiO2、和Fe2O3:

3Mg+AL2O3 → 3MgO+ 2AL

2Mg(气)+SiO2 → 2MgO + Si

Mg(气)+Fe2O3→ 3MgO + 2Fe

由此可以看出,在熔炼AL-Mg 系时,对炉衬的侵蚀也很严重。

六 碱金属对耐火材料的侵蚀

在铝合金熔炼过程中,主要炉料是重熔铝锭,但是在重熔铝锭中Na 含量约为30PPm,电解铝液中的Na含量比重熔铝锭高一些,通常在40~50PPm。此外,通常使用的精炼剂、覆盖剂和清渣剂的主要成分为NaCL 和KCL ,也是Na和 K 的重要来源。铝合金熔体中的Na 和K 对耐火材料的寿命有着重要的影响。由于Na 和K 的沸点极低,分别仅为882.9和760℃ 。而铝合金熔炼和保温精炼期间,炉膛温度达800~1000℃,最高可达1200℃,在这个温度范围,溶解于合金熔体中的碱金属钠和钾部分蒸发,形成钾、钠蒸汽、这样在反射熔炼炉内,就会存在许多CO2、CO 、Na 和 K ,这些气体和蒸汽通过耐火材料组织发生反应,产生新的膨胀相如钾霞石(含钾)和霞石(含钠),两者均会对耐火材料结构造成损害,从而加速熔炼炉耐火材料内衬的失效。

此外,Na 、K 、Si等进入铝液中,会降低铝熔体的熔点和粘度,增加其流动性,从而增加铝液对耐火材料的侵润性和渗透性,加速耐火材料的失效。

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