在研发新型熔铝炉熔池用耐火材料时,我们先要考虑的是如何巧妙地搭配原料与优化矿物组成,同时改善耐火材料的微观结构,使其性能达到zui佳状态。根据研究与实践经验,选择炼铝炉用耐火材料时,我们需要综合考虑耐火材料的强度、气孔率及气孔分布、抗铝润湿剂的添加等多种因素。因此,我们的研究方向如下:
1. 使用抗侵蚀性高的原料:实践证明,Al2O3含量越高的耐火材料,其与铝液的反应性越低,抗铝液渗透和侵蚀的能力越强。因此,用于铝工业炉中与铝液接触的耐火材料,其Al2O3含量通常要求在75%以上。此外,如果耐火材料中的Na、K、Si等杂质含量较高,它们与铝液发生侵蚀反应后,会降低铝液的熔点和粘度,促使铝液渗入耐火材料,从而加速耐火材料的损毁。因此,熔铝池用耐火材料中的SiO2、Na2O、K2O含量需要严格控制。
2. 提高耐火材料的抗铝润湿性能:虽然提高Al2O3含量可以减少铝液的渗透,但耐火材料仍可能被铝液润湿,引发化学反应导致衬体开裂,进而使铝液渗透至耐火材料内部,加剧侵蚀反应。为解决此问题,我们需要研发不被铝液润湿的浇注料,从而杜绝铝液对耐火材料的渗透和侵蚀。
3. 降低气孔率:耐火材料的气孔率直接影响铝熔体对其的渗透性。气孔率越低,铝熔体越不易渗入耐火材料的内部,从而减少对耐火材料的侵蚀。因此,传统的磷酸、磷酸盐结合的高铝砖或低水泥浇注料已无法满足铝合金熔炼炉的需求。
4. 提高耐火材料的强度及热震稳定性:提高材料的强度一直是耐火材料研究的重点,对于铝熔炉用耐火材料来说更是如此。在熔铝炉内,由于某些合金元素的蒸发,在铝液、炉衬和空气的三相交界处容易形成高熔点的氧化物,并牢固地附着在炉衬上。这些附着物在机械清理过程中可能会破坏陶瓷纤维毯等炉衬材料。此外,电磁搅拌作用和铝锭或废材对熔池壁面的撞击也会对炉衬材料造成一定的磨损和破坏。因此,所使用的耐火材料必须具备出色的机械强度和硬度。同时,为了应对频繁开关炉门对耐火材料造成的热损伤等问题,我们还需要提高其热震稳定性。
另外,目前对铝熔炉用耐火材料的研究已从传统的砖体转向浇注料方向发展。这种转变旨在提高炉体的整体性,减少砖体砌筑缝隙,从而提高炉体的抗铝液渗透性。