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      不沾鋁澆注料工藝與應用

      文章出處:正耐實業耐火磚廠家 /?發表時間:2019-08-12

       
      不沾鋁澆注料是以特級高鋁礬土骨料為主,添加α-Al2O3微粉,棕剛玉細粉以及一種添加劑,以純鋁酸鈣水泥為結合劑,制備的耐火澆注料,分別檢測其常溫及高溫燒后指標。結果表明,該澆注料具有強度高、抗鋁水滲透性好等優點。
      目前國內熔鋁爐所用耐火材料均于鋁液反應,在熔煉過程中生成大量的鋁灰,造成了鋁工業的浪費,而且使用壽命短,鋁液還會和耐火材料發生反應,生成雜質而進入鋁液中,污染鋁水的純度,直接影響了鋁合金的性能。而不粘鋁澆注料不僅有不產生鋁灰,能節省鋁錠,不向鋁水中掉落雜質,清潔鋁液的功能,而且使用壽命極長。

      不粘鋁澆注料以高純莫來石、紅柱石、硅線石為基料的低水泥含量、超微粉結合的新型材料。由于選用高純原料、超微粉結合,此系列材料具有高體積密度、高強度、良好熱震穩定性,通過添加適量的“不潤濕劑”(如高純氧化鉻、復合鋇鹽、復合鋅鹽等),能大幅度降低鋁及合金、熔渣對耐火材料的潤濕性,提高了耐火材料對含鹽分、助熔劑等化學成分的鋁液的抗腐蝕性、抗沖刷性、不沾鋁和渣功能,即阻止了鋁及合金、熔渣滲入耐火材料,延長爐襯壽命。非常適用于熔化爐、靜置爐、流槽、鋁包內襯。

      實驗過程:原料選擇

        由于SiO2含量較高的材料容易與鋁及鋁合金發生反應,對這類耐火才老侵蝕嚴重,因此選用了Al2O3含量較高的一批材料,以提高澆注料的抗鋁水滲透能力。實驗主要原料:優質特級礬土、棕剛玉、α-Al2O3微粉、硅微粉、鋁酸鈣水泥、外加劑等。

        表1 主要原料理化指標


        為了考證不同組分對耐火澆注料理化指標的影響,進行了大量的實驗,這里只列舉了以下具有一定代表性的幾組配方進行說明,每組配方中骨料基質配比為70:3。

        表2 耐火澆注料實驗配比

        試樣制備及理化指標

        按照配方進行嚴格稱量,在攪拌機內干混均勻后,加入適量清潔水攪拌充分,振動成型制成40mm×40mm×160mm條樣,自然養護24h后脫模,經110℃×24h烘干后,分別在1000℃進行熱處理,觀察各個配方的性能指標情況。

        實驗各配方性能指標檢測如下:

        表3 各配方性能指標

        實驗結果分析

        水泥與強度變化關系

        C、D兩組主要比較水泥量多少對強度指標的影響。通過大量實驗數據表明,常溫下試樣的強度主要由純鋁酸鈣水泥提供,水泥加入量越多則強度越高;但經過高溫處理后,鋁酸鈣水泥加入量多的,燒后強度下降厲害;而加入量較少的,燒后強度則明顯提升。一般水泥加入量在7%左右為臨界點,少于7%的燒后強度一般為增加,高于7%時燒后強度則開始下降。綜合考慮施工因素,水泥量加入太低會影響脫模時間、脫模強度、常溫強度等,純鋁酸鈣水泥最終加入量確定為6%。

        水泥的加入量與強度關系基本上滿足圖1所示。

        圖1 水泥加入量與強度關系圖

        鋁微粉、棕剛玉與材料強度變化關系

        試樣中基質料α-Al2O3微粉、棕剛玉粉等一方面因為較細,一般為325目以上,加入后能起到很好的填充作用,對強度指標由較大幫助;另一方面,α-Al2O3微粉的活性會使其在較低的溫度下發生水化并與體系中的SiO2發生反應生成莫來石,與純鋁酸鈣水泥共同作用提高試樣的高溫處理后的強度,因此,我們選擇了α-Al2O3微粉和棕剛玉粉加入量相對較多的、強度和氣孔等指標均優于前面幾組配方的C配方,在此配方的基礎上進行抗侵蝕試驗,以確定最佳的實驗方案。

        材料的抗侵蝕研究

        我們選擇的是一種復合外加劑,加入外加劑的目的是使其優先于其他成分與滲透入耐火材料氣孔中的鋁水發生化學反應,生成一種較穩定的物質,形成一層致密的阻隔層,從而有效地阻擋了鋁水的進一步侵蝕,起到抗滲透的作用,在C組配方的基礎上,分別加入復合外加劑,加入量分別為a、2a、3a。分別將幾組試樣充分攪拌后制作成70mm×70mm×70mm,內空為ΦΦ30mm×40mm的試塊,脫模后自然養護24h,再經過10℃×2h烘干,裝入渣樣進行1000℃×3h熱處理后,分別比較切面侵蝕情況。

        從切面發現,A、B、C組切面侵蝕層呈發散狀,侵蝕相對較多,A組尤為嚴重;而F組顯得比較光潔,侵蝕層呈一條較明顯的線狀,是由于鋁水與外加劑反應生成一層致密層所致;E組、G組的情況雖優于A、B、C組,但與F組比較均都相對要差,因此,這種外加劑的加入量并不是越多越好,在加入量2a時,外加劑與鋁水反應充分,材料具有優良的抗鋁水潤濕性,抗侵蝕性最好。

        外加劑加入量與抗侵蝕性關系圖
       

      大型熔鋁爐專用不粘鋁澆注料是專門針對國內熔鋁行業而設計的鋁合金熔煉用澆注料。此澆注料能顯著提高熔鋁合金爐的使用壽命,在鋁熔煉過程中不產生鋁灰,不結剛玉瘤,防止金屬鋁溶液于耐火材料中的元素發生反應,從而避免雜質進入鋁合金中影響鋁合金質量。降低鋁液的附著率,提高防滲能力。
       
      不沾鋁澆注料技術效果在以下3個方面有明顯體現;
       
      1,解決鋁工業用耐火材料于鋁液的反應問題,采用自行研制的新型材料在鋁液熔煉過程中不產生鋁灰,不侵蝕,不結瘤。能極大的降低鋁熔煉過程中的鋁液損耗。
       
      2,在澆注料中加入復合超細粉降低澆注料的氣孔率和氣孔孔徑,防止鋁液的附著和滲透。在鋁熔煉過程中,不粘鋁,不掛渣,不產生鋁灰。
       
      3,極大的減少了鋁液與耐火材料的反應,提高鋁合金的質量。
       
      不沾鋁耐火澆注料就是在高鋁質澆注料的基礎上添加多種添加劑,讓澆注料更致密,良好的致密性能阻止鋁液的滲透,添加劑的功能可以在澆注料中形成反射層,阻止鋁液粘結在澆注料上破壞澆注料的結構,該功能就好比在玻璃上涂一層油或者石蠟,讓水不能滲透一樣的道理。
       
      如果你在熔鋁爐接觸鋁液方面使用不粘鋁澆注料的時候要注意觀察熔鋁爐的內襯,因為在熔鋁爐上使用不粘鋁澆注料的時候對其壽命的長短有一定的關系,與此同時我們想要延長熔鋁爐的使用就要選擇質量穩定的不粘鋁澆注料,如果其質量不穩定的話對熔鋁爐造成的影響都是多多少少,直接的就是關系到鋁液的生產質量,所以不粘鋁澆注料的質量不是特別穩定的話對熔鋁爐造成的損害也是相當大的。
       
      1、熔鋁爐爐襯的損毀原因
       
      熔鋁爐爐襯主要的損毀原因有三個:
       
      1)爐內的鋁熔液,溫度雖然不高,但極具滲透力,活性非常高的鋁熔液通過爐襯的氣孔、細紋慢慢滲入爐襯當中,與爐襯發生物理、化學反應,慢慢疏松剝落爐襯,造成爐襯裂紋加大、脫落。
       
      2)爐內的鋁熔液與爐襯發生化學反應,形成粘附,時間長粘附增多形成瘤狀物,對爐襯造成損壞。
       
      3)原料加入或出渣的過程中,鋁石或鋁渣對爐襯造成一定程度的撞擊、磨損等,造成爐襯物理損耗。

      2、不粘鋁耐火澆注料的特點

      不粘鋁耐火澆注料采用特級的高鋁礬土、棕剛玉、藍晶石、氧化鋁微粉、鋁酸鈣水泥、硅微粉以及特殊添加劑經過嚴格的比例混合而成。是專門根據熔鋁爐的使用要求研制的低水泥耐火澆注料。其具有雜質含量低、高密度、高強度、高抗侵蝕能力、高抗滲透性、不被鋁熔液侵潤的性能特點。表1為不粘鋁耐火澆注料的性能指標。

      表1 不粘鋁耐火澆注料的性能

      3、不粘鋁耐火澆注料的應用

      不粘鋁耐火澆注料以其優越的抗鋁侵蝕能力,可以用于熔鋁爐爐底、下爐墻,扒渣斜坡、溜槽,鋁水包等受侵蝕嚴重的部位。使用后,鋁液侵蝕、結瘤現象得到很大程度上的控制、延緩。不粘鋁耐火澆注料作為熔鋁爐量身定制開發的爐襯材料,已經應用到國內多家大型鋁廠、鋁合金加工企業的熔鋁爐施工中。目前,用戶反映一致良好,其優越的性能,有效延長熔鋁爐使用周期在10個月以上。

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