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化铝炉用耐火材料

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化铝炉用耐火材料

发布日期:2019-11-22 作者: 点击:

随着社会发展和人们生活水平的提高,和铝合金的用量呈明显的增加趋势。感应炉作为铝和铝合金的主要熔炼设备品种,越来越受到人们的重视,因而,感应熔铝炉用耐火材料已成为铸造作业者非常关心的技术问题之一。  在此,就本所多年来在这方面所作的研究工作作如下叙述:


随着社会发展和人们生活水平的提高,铝和铝合金的用量呈明显的增加趋势。感应炉作为铝和铝合金的主要熔炼设备品种,越来越受到人们的重视,因而,感应熔铝炉用耐火材料已成为铸造作业者非常关心的技术问题之一。


在此,就本所多年来在这方面所作的研究工作作如下叙述:


一、感应熔铝炉用耐火材料应具备的特点


云南11选5走势图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,再通过循环或单向流动与炉膛内的铝液热交换。大吨位有心感应熔铝炉采用了美国阿杰克斯(Ajax)公司研制的喷流型感应器。这种感应器不仅大大减小了熔沟内金属液与炉膛内金属液的温差,也可防止化学反应生成物在熔沟壁上的聚积,在一定程度上改变了熔沟堵塞情况,但是由于电动力加大,铝液流动速度提高,以及熔沟形状的复杂化,增加了内衬耐火材料的磨损和结构应力;熔沟壁的减薄和水冷套的设置,增加了耐火材料承受的热应力。有心感应炉的低能耗在于其连续性的作业方式,这无疑使熔沟耐火材料与熔液发生反应的时间和机会增加,同时堵沟的可能性始终存在。


2.无心感应炉的工作特点


常用的无心感应炉分为工频和中频两种,从目前的发展趋势看,中频炉更有前景。两者的共同点在于可根据需要采用间断或连续运行方式,炉子由于不断重复“加料-熔化-出炉”的作业过程,炉衬承受很大的热应力。工频炉炉内金属液比中频炉炉内的翻腾更厉害,即炉衬受到的冲刷较严重,而中频炉的比功率大(是工频炉的两倍)、功率密度高、熔化速度快,冷热交替更快。由于匝间电压高(约为工频炉的2~4倍),通过裂缝渗入炉衬的金属液过热、并造成线圈损坏的可能性比较大。


二、耐火材料应满足的要求


炉衬耐火材料,不论是用于有心感应炉,还是无心感应炉,都应满足以下要求。


(1)有良好的化学稳定性

金属铝及铝合金不仅化学活性高,而且其熔液的流动性极好。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反应的主要原因。在铝液同耐火材料相接触的温度下,铝起强还原剂作用。耐火材料中的SiO2、TiO2、FeO等氧化物要被铝还原。铝液同炉衬耐火材料之间的反应不仅使产品的质量受到影响,而且使炉衬表面结瘤、鼓包和沉淀杂物,受铝液浸渍部分和原砖的界面有出现裂纹的危险,停炉时还会引起剥落。所以,同铝液接触的炉衬材料,必须具有很高的化学稳定性和尽可能少的浸渍量。


云南11选5走势图(2)有良好的抗冲刷性

一般为了使炉子有较高的电效率,炉壁材料都设计的很薄,但炉子运行过程中,由于电磁力的作用,炉内金属液不停地翻腾和搅拌,对炉衬不断地冲刷和磨损。对有心感应炉,由于采用了喷流型熔沟,熔沟耐火材料受到的冲刷和磨损更为严重。所以,要求所用耐火材料必须具有很高的机械强度和硬度。


(3)有较高的致密度和体积稳定性

作为熔炼炉用耐火材料,在材质一定的情况下,都希望获得较高的致密度和体积稳定性。体密的高低,反应了成型体内部气孔含量多少,特别是烧结程度的好坏。材料的体积稳定性愈高,烧结和使用过程产生裂纹的可能性愈小,所产生裂纹的宽度愈小,抗渗透能力愈强。


(4)不易产生炉瘤

极少可能由于熔融物表面或内部存在的杂质(例如Al2O3)而形成炉瘤。因为炉瘤会使炉子容量显著降低,而且金属瘤本身致密、坚韧,除掉是非常困难的。


(5)不易被金属液润湿和渗透

云南11选5走势图众所周知,耐火材料是脆性材料,在加热和冷却过程中不可避免地要产生裂纹。但决定其寿命的关键因素之一是裂纹的大小和裂纹扩展的速度。而裂纹扩展与金属液对所接触材料的润湿和渗透能力大小有关。润湿能力愈差,愈有利。


(6)耐急冷急热性能好

这一点对无心感应炉特别重要。因为无心炉作业方式为“加料—熔化—出炉”过程的不断循环,炉衬材料反复受到热冲击。若耐火材料热震稳定性不佳,则极易产生裂纹和裂纹扩展,金属液会在短期内渗透到线圈处,导致整台炉衬报废。

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