熔鋁爐有色金屬熔煉設(shè)備都對耐火材料有很高的要求,熔鋁爐用耐火材料要滿足以下六大要求。
(1)有良好的化學(xué)穩(wěn)定性
金屬鋁及鋁合金不僅化學(xué)活性高,而且其熔液的流動性極好。鋁熔液在750℃時(shí)的粘度僅為1.04厘泊,與20℃時(shí)水的粘度(1.0厘泊)相當(dāng)接近,這就是其易向爐襯內(nèi)部滲透和發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的主要原因。在鋁液同耐火材料相接觸的溫度下,鋁起強(qiáng)還原劑作用。耐火材料中的SiO2、TiO2、FeO等氧化物要被鋁還原。
鋁液同爐襯耐火材料之間的反應(yīng)不僅使產(chǎn)品的質(zhì)量受到影響,而且使?fàn)t襯表面結(jié)瘤、鼓包和沉淀雜物,受鋁液浸漬部分和原磚的界面有出現(xiàn)裂紋的危險(xiǎn),停爐時(shí)還會引起剝落。所以,同鋁液接觸的爐襯材料,必須具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和盡可能少的浸漬量。
(2)有良好的抗沖刷性
一般為了使?fàn)t子有較高的電效率,爐壁材料都設(shè)計(jì)的很薄,但爐子運(yùn)行過程中,由于電磁力的作用,爐內(nèi)金屬液不停地翻騰和攪拌,對爐襯不斷地沖刷和磨損。對有心感應(yīng)爐,由于采用了噴流型熔溝,熔溝耐火材料受到的沖刷和磨損更為嚴(yán)重。所以,要求所用耐火材料必須具有很高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度。
(3)有較高的致密度和體積穩(wěn)定性
作為熔煉爐用耐火材料,在材質(zhì)一定的情況下,都希望獲得較高的致密度和體積穩(wěn)定性。體密的高低,反應(yīng)了成型體內(nèi)部氣孔含量多少,特別是燒結(jié)程度的好壞。材料的體積穩(wěn)定性愈高,燒結(jié)和使用過程產(chǎn)生裂紋的可能性愈小,所產(chǎn)生裂紋的寬度愈小,抗?jié)B透能力愈強(qiáng)。
(4)不易產(chǎn)生爐瘤
極少可能由于熔融物表面或內(nèi)部存在的雜質(zhì)(例如Al2O3)而形成爐瘤。因?yàn)闋t瘤會使?fàn)t子容量顯著降低,而且金屬瘤本身致密、堅(jiān)韌,除掉是非常困難的。
(5)不易被金屬液潤濕和滲透
眾所周知,耐火材料是脆性材料,在加熱和冷卻過程中不可避免地要產(chǎn)生裂紋。但決定其壽命的關(guān)鍵因素之一是裂紋的大小和裂紋擴(kuò)展的速度。而裂紋擴(kuò)展與金屬液對所接觸材料的潤濕和滲透能力大小有關(guān)。潤濕能力愈差,愈有利。
(6)耐急冷急熱性能好
這一點(diǎn)對無心感應(yīng)爐特別重要。因?yàn)闊o心爐作業(yè)方式為“加料—熔化—出爐”過程的不斷循環(huán),爐襯材料反復(fù)受到熱沖擊。若耐火材料熱震穩(wěn)定性不佳,則極易產(chǎn)生裂紋和裂紋擴(kuò)展,金屬液會在短期內(nèi)滲透到線圈處,導(dǎo)致整臺爐襯報(bào)廢。
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