高强抗铝渗透浇注料的开发与应用

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1、高强抗铝渗透浇注料的开发与应用周矿民洛阳冠锦耐材窑业有限公司联系方式：13703881183摘要研究了在特级高铝矾土做为主材质，氧化物超细粉，纯铝酸钙水泥作为基准浇注料中,添加“不润湿”的耐火组元(SiC、Cr2O3、BaSO4)，对浇注料抗铝渗透性能的影响,开发了高强抗铝渗透浇注料。在熔铝反射炉上实际应用效果良好。关键词高强抗铝渗透浇注料SiC、Cr2O3、BaSO4前言随着我国经济的飞速发展,各行业对铝材的需求急剧增加,全国各地新建及改扩建熔铝炉的数目大幅度上升,反射炉是目前铝加工行业最主要的熔炼炉,因其具有容量大热效率较高操作较易等特点

2、而被广泛应用，随着反射炉的不断大型化和强化冶炼，对作为内衬的耐火材料的提出了更为苛刻的需求。耐火材料的质量和性能成为直接影响炼铝工业产品质量、生产成本的较为关键的因素。反射炉使用温度800－1000℃，远比钢铁行业使用温度低得多，但由于铝是很活泼的金属，加上铝合金中的Mg、Mn、Si、Zn等均为很活泼元素，很易与耐火材料中的一些成分反应，金属铝及合金熔液易渗入耐火材料中，使炉衬产生结构剥落,是造成耐火材料损坏的主要原因。本文主要研究了基质中不同的添加组份对浇注料抗渗透性能的影响,开发了一种抗渗透性能优良的高强浇注料。1．反射炉耐火材料内衬的侵

3、蚀损坏机理1.1金属铝及铝合金侵蚀耐火材料内衬的过程1)金属铝及铝合金极易渗入耐火材料中；如金属铝的熔液在750℃时的粘度为0.104Pa.S与20℃的水粘度（0.10Pa.S）相当接近，因此金属铝及铝合金的流动性极好，容易向炉衬内部渗入。2)金属铝及铝合金中的合金元素化学活性高，对耐火材料中的SiO2、R2O、Fe2O3、TiO2有很强的还原能力，而且是强热反应。主要反应有：AI+3SiO32AI2O3+Si223Mg+AI2O33MgO+2AI2AI+Fe2O3AI2O3+2Fe3)一些合金元素如镁等有很高的蒸气压，其蒸汽比铝液更易渗入耐

4、火材料，随之又被氧化，然后与内衬组分发生反应。2Mg(g)+O22MgO2MgO+AI2O3MgAI2O41.2耐火材料内衬的损坏原因1)铝液同炉衬耐火材料之间的物理、化学反应过程不仅使产品质量受到影响，而且使炉衬变质、结构疏松和破坏，成为炉衬短寿的主要原因。2)铝液同炉衬的反应使炉衬表面结瘤、鼓包和沉淀杂物，炉瘤由氧化物（MgO、AI2O3、SiO2）组成，是一种极坚硬的聚合物，用机械方法清理必然损坏炉衬。3)反射炉在生产中，由于不断添加铝锭及合金，在操作过程中，铝锭及合金块对炉口、炉底及炉墙撞击及磨损非常严重，成为炉衬短寿的另外一个原因。

5、从以上可以看出，要提高铝熔炼炉衬寿命就要阻止铝液与镁等合金蒸汽的渗入，以及渗入后如何使之形成致密层，同时提高耐火材料的强度，增加抗磨损、抗机械冲击的性能。2．实验2.1原料和方法普通粘土质材料和以SiO2为主成份的材料不宜作为熔铝用耐火材料，如上所述Al与SiO2易发生反应，仅这一反应，使耐火材料侵蚀非常严重，因此选用AI2O3含量高的材质能提高抗铝渗透浇注料的抗侵蚀能力，因此我们选用了特级高铝矾土做为主材质，其化学组成（w,%）为：AI2O388.6,SiO24.9，Fe2O32.1。其余组分为氧化物超细粉（≤5μm），纯铝酸钙水泥及高效分

6、散剂作为基准试样（简称A）。在浇注料其余配合比相同的条件下，改变基质的部分成分的含量，分别添加“不润湿”的耐火组元(SiC＋Si、Cr2O3、BaSO4)，纯度均为工业纯，同时均以≤10μm的细粉形式加入，试样编号分别为B、C、D，观察对浇注料抗渗透的改进情况。2.2试样制备与性能测试根据配比秤取原料，在搅拌机中干混均匀，加入一定量的水混合好后，振动成型，试样尺寸为：40×40×160mm.试样室温养护24h后脱模，经110℃24h烘干后，分别在800℃3h、1000℃3h、1300℃3h热处理。检测烘干及中、高温的烧后的常温性能。采用静态坩

7、埚法进行渣蚀实验，坩埚尺寸为150×150×150mm,内径为∮50×80mm,经烘干后,分别放入工厂使用的金属铝、铝合金，其化学成分见下表金属铝、铝合金化学成分表1元素金属铝%铝合金%Si0.0350.23Fe0.140.21Mg0.00052.6Cu0.00031.5坩埚试样1000℃×72h保温处理后，对称地切成两半，观察和比较断面侵蚀和渗透情况。3．结果与讨论3.1抗铝渗透性能为了形成严酷的工作条件,所选择的试验温度为1000℃,工业炉中熔融金属表面上方受应力最大的部位往往出现这种高温,由于这种温度铋合金的熔化范围高出很多,因而液态金

8、属侵蚀性更强,在一定程度上可压缩试验时间,抗侵蚀试验后，金属铝、铝合金对坩埚的侵蚀和渗透面积的比较图如下120120100100808060604040抗铝侵蚀指数