熔铝炉是目前我国铝加工行业首要的熔炼设备,因其具有容量大、热效率较高、操作较容易等特色而被广泛选用。作为铝加工的重要热工设备,熔铝炉的运用寿命直接影响生产成本和产品质量。无疑,耐火材料的好坏直接影响熔炉的运用寿命。
熔铝炉运用温度是 700 一 800 ℃。 750 ℃时铝液粘度为 Q l04Pa·s、与 20 ℃ 时水的粘度( 0 1Pa·s)很挨近,具有极强的浸透性。别的,铝是很生动的金属,容易与耐火炉衬中的 SIO2等成分反响,形成耐火材料的损毁。反响改变了熔铝炉内衬的组成,引起的体积改变加速了铝液向内衬内部的浸透和反响,一起反响生成的 SI等物质也污染了铝液。所以,比照分析国内外铝熔炼炉用特种高铝砖的抗侵蚀性,对开发我国先进的铝熔炼炉用耐火材料具有重要意义。
1、试样
试验选用的是美国铝熔炼炉内衬高铝砖和国产铝熔炼炉内衬高铝砖。它们的化学组成见表 l。
从表 1 来看,国产砖的 含量大于进口砖的, 含量小于进口砖的。对进口砖、国产砖做物理性能检测,见表2发现试样的体积密度和加热永久线改变率附近,但 AI2O3 含量高的国产砖的显气孔率大于进口砖的,耐压强度也明显低于进口砖的。
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2、实验
取进口、国产直形砖(230mm)各一块,用砖锯在其上开槽,并凿出一个最大深度32mm的弧形,见图1。将试样放到呈氧化性气氛的炉子里,以每小时140℃的速度将炉温升至815 ℃。
用碳化硅坩埚将铝合金熔化加热至 815 ℃ ,并剖析其化学组成,成果见表3。
将 815 ℃ 熔融的铝合金熔液用勺子舀入815 ℃ 砖的砖槽中,金属液面要在砖的顶面下约 3mm ,然后在 815 ℃ 的炉温下保温 72h。在开始的3h内,每隔0.5h用耙子扒去在铝液和耐火材料界面上构成的氧化物薄膜,扒渣时要当心,不要把铝液溅到槽外或上沿。耙子用钢制造,外表涂以石墨、氮化硼或其他防护层。72h 后,将铝液外表构成的氧化物铲除,取部分铝液试样进行化学剖析,剩下铝液倒掉,并将砖槽用纤维擦洁净。然后,砖槽在空气中冷却,沿短轴纵向中心线切开,调查金属的腐蚀和浸透状况。比照初始铝液和实验后铝液的化学组成,断定铝液对砖槽中硅、铁的溶解性。
3 成果与评论
对实验后铝液的化学剖析发现:进口砖中铝液的Si含量增加了0.12%, Fe 减少了0.01%;国产砖中 Si 增加了 3n 乳、 Fe 增加了3.112%、Fe增加了0.05%。可见,铝液与国产砖的反响程度大于与进口砖的反响。
对实验后砖的断面状况见图2由图可见:进口砖体现出了较好的抗铝液腐蚀性,在凹槽外表有少数的反响和粘连;国产砖则具有较差的抗铝液腐蚀性,凹槽外表发作较大的反响且铝液深入到砖的内部,一起还有部分粘连。
从理化性能上看,进口砖、国产砖目标相差并不是太大,乃至作为与铝液反响的首要物质 SIO2国产砖的含量小于进口砖的含量,这说明 SIO2量的多少不完全决议终究铝液中 si 的量,它不是影响抗腐蚀性的首要因素。因而,又结合进口砖、国产砖显气孔率和耐压强度具有显着差异的状况,对进口砖、国产砖做了孔径剖析,见图 3 。由图 3可看出,进口砖中孔径在 0.1一 10pm 之间的约占总气孔的 76%,国产砖中的占45%。进口砖中> 10pm 的气孔大约占总气孔的 21%,国产砖的大约占 43%。可见进口砖中有很多的微细气孔,降低了砖的透气量,抑制了铝液向砖内部浸透。而国产砖因为气孔较大,铝液简单进入砖的内部,因而形成砖的腐蚀较为严峻。
对进口砖做显微结构剖析,发现颗粒为特级矾土,基质以矾土细粉为主,结合相为网络状莫来石,内部充溢白色含 Ba、P 物质,基质中矾土细粉边际与Ba、P 反响;颗粒与基质间结合良好。关于 Ba 化合物的存在,剖析认为是在耐火材料中起到抗潮湿剂的效果。因为 Ba 化合物不与铝液潮湿,耐火材料和液态铝的潮湿也就不会发作,这样就避免了铝液向砖的浸透,SIO2的复原反响也就不会发作。