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耐火保温材料在熔铝炉熔池是如何损毁的

点击次数:4 更新时间:2025-12-28 02:25:24 来源:http://www.jienengcailiao.com/xin/764.html 【关闭分享:

铝的熔点虽然不高,但是其活泼性好并且铝液粘度很低。在熔铝炉内渣线以下的熔池部分是熔铝炉中易被渗透损毁的部位。这些特性加上熔铝炉的操作方式决定了炉熔池衬陶瓷纤维毯等耐火材料的损毁有以下几种方式:
1、铝液的物理润湿渗透
金属铝熔点相对不高,在660℃即可融化为铝液,但其比热容为0.88×103J/(Kg·℃),约为铁的两倍,因此铝熔化过程中需要吸收更多的热量,消耗更多的能量,铝熔炼炉工作时熔体的温度为700~800℃,在750℃时纯铝熔液的粘度约为0.104Pa·s,而水在20℃时粘度为0.1Pa·s,因此高温铝液具有粘度较低的特点,对耐火材料具有较强的渗透性。
2、化学侵蚀
铝熔体对耐火材料的化学侵蚀是耐火材料损毁的重要原因之一。金属铝的熔点约为660℃,本身的流动性好,但铝熔炼炉内冶炼温度可达1200℃甚至更高,而铝液在750℃时的粘度仅为0.104Pa·s,与20℃的水粘度(0.1Pa·s)相当接近,再加上铝液对耐火材料的浸润性好,这样,在高温下铝液就很容易通过气孔渗入到陶瓷纤维毯等耐火材料中,向炉衬内部渗透。
同时在铝熔融时加入的Mg、Zn、Si、Mn进行合金冶炼时等皆为很活泼的元素,具有很强的还原性,并且合金Mg、Zn元素具有很高的蒸汽压比铝液更易渗透到炉衬的内部,这些还原性物质与耐火材料中SiO2、Al2O3发生化学反应。这些反应形成了与原来耐火材料结构和性质不同的变质层并会产生体积变化,从而在陶瓷纤维毯等耐火材料内部产生应力,且变质层与耐火材料基体本身的热膨胀系数不同,而炉内炉温不恒定,炉子在不断重复“加料——熔化——出炉”的作业过程炉衬承受很大的热应力作用,若炉衬强度不够,则易在变质层处造成开裂剥落,露出新表面,而这层新表面比之前有更大的裂纹,使铝熔体往耐火材料内部渗透加深,反应变质层进一步加厚,结构剥落也更加重,如此造成一个恶性循环过程加速了耐火材料的损毁。
3、加料、扒渣和磁力搅拌造成的机械损毁
熔铝炉在工作其间有简单的装料顺序:易烧损的小块和薄片废料装在炉底层,以减少物料的烧损,并保护炉底免受大块金属的撞击。大块废料、原铝锭装在中层,即装在易烧损的废料上面。中间合金均匀地装在中上层。即使这样,但炉门在进料或在炉顶投料的过程中仍然避免不了对熔铝炉内衬的机械损伤。此外,在熔铝过程中需要多次扒渣、造渣以达到提高铝液纯度的目的,由于扒渣是人工或机械操作,很难控制扒渣器械,因此易对炉膛碰撞,进而造成损毁。
在铝熔炼过程中,当炉料化平之后,为了加速均匀熔化,避免熔体的局部过热,一般都要对铝熔体进行搅动。现在所用的技术多为在炉底安装电磁搅拌装置,它具有很多优点例如:提高熔化率,缩短熔炼时间,提高熔炉产能,降低能源消耗,提高精炼效果,减少金属氧化损毁,减轻工人劳动强度等。但是由于电磁搅拌带动铝液和铝渣转动,造成对陶瓷纤维毯等熔铝炉内衬的冲刷。另外,熔铝过程还会兑入高温电解铝液,这些都会对其造成损伤,使耐火材料产生剥落。
4、急冷急热造成的应力损毁
铝熔炼的过程是“加料——熔化——出炉”不断循环的一个工作过程。在加料时,炉内和炉外、炉的内衬和铝材之间的温差可以达到700℃以上,再加上扒渣、取料质检、观火等作业,一天之内,需要开关炉门数十次。炉衬材料反复冷却、加热受到热冲击,在材料内部产生热应力,当热应力高于材料的强度时,会对其结构产生破坏,破坏的结果是在炉衬材料内部和表面产生裂纹,由于热应力的产生因素很多,裂纹的方向也会十分复杂,并会随着使用时间的增加而不断扩展,会导致炉衬材料的剥落和掉块,同时,裂纹的产生和发展,必然会降低陶瓷纤维毯等耐火材料的强度和耐化学侵蚀性,也会加剧其损毁。

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