不定形耐火材料使用于炼铝工业的新方向

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2004年2月第29卷第1期国外耐火材料不定形耐火材料使用于炼铝工业的新方向摘要：随着炼铝工业的发展，铝合金熔融炉及保温炉用耐火材料也由磷酸盐结合高铝砖向低水泥浇注料方向发展。为防止液态铝向耐火材料中的渗透，常使用反润湿剂以增大液态铝和耐火材料之间的润湿角，同时可延长耐火材料在高温下的使用寿命。关键词：低水泥浇注料；液态铝；润湿；磷酸盐结合；渗透中图分类号：TQ175．732文献标识码：A文章编号：1000—7563(2004)01—0001—09生长的再现，如图2和图3所示。当铝首次发生氧l介绍化时，会使氧化铝容易转变成刚玉，且因体积收

2、缩对铝及铝合金熔融炉及保温炉的耐火材料受热导致微裂纹的形成，从而伴随比重的增加。液态铝面而言，低水泥浇注料已取代磷酸盐结合的高铝经由微裂纹往热表面移动，并且由于重复氧化导致砖。原因如下：在低水泥浇注料的结构内，有较小刚玉的生长及刚玉的交替产生，如表1所示。刚玉的气孔尺寸，液态铝及铝合金较难渗透进入耐火材在上层结构的生长往往是因含镁和锌合金之故，当料内，可避免耐火材料中的氧化物被铝所还原，同温度增加到接近1IO0~C时，刚玉的生长变得更为时低水泥浇注料有极佳的耐磨性。近年来，低水泥活跃，盐类的存在也会加速此生长。浇注料因使用液态铝作为添加剂而增大了润湿角，故其性能有所改进。此种新材料渐渐

3、取代传统磷酸￡，，一7／盐结合砖及低水泥浇注料。7／／／，／o、_x，／／，。2Mgo2铝的氧化以及耐火材料中的氧化物被铝、／JC所还原／7／夕／2CBO、／、<／／2／3AI22．1铝的氧化zro2／／，—。一／／、)／-S铝是非常活性的元素，因其对氧有非常强的亲／／／／厂、、、2CO合力，使之不仅与空气中的氧反应形成氧化铝，同／／／／时也和二氧化碳及一氧化碳还原，形成氧化铝。图2／，r／／／1示出氧化物在不同温度下的自由能。，／／(1)4A1+302—+2Al2O35001000l50020002500(2)2A1+3C()-一2Al2O3+3C温度／"C(3)4A1+3CO2—2

4、Al2O3+3C图1温度和氧化自由能之间的关系在操作炉的实际应用中，铝的氧化发生在两部分：经分析实用操作炉中所产生的蘑菇状结构，表·上层结构(称作蘑菇状结构或菜花状的刚玉明是以氧化铝及铝为主要成分并有少量的硅(表生长)2)。硅是由耐火材料热面中的氧化硅还原而得，并·与液态铝接触的耐火材料内层且逐渐扩散进入蘑菇状结构。因此，蘑菇状结构内【刚玉的外部生长】的硅浓度会大于与耐火材料接触面邻近部位的浓通过坩埚试验，炼铝炉的上层结构显示出刚玉度。在含镁的合金熔融炉中，发现蘑菇状结构中出维普资讯http://www.cqvip.comFeb．2oo4·2·FOREIGNREFRACTORIESVo

5、1．29No．1现氧化镁及氧化镁一氧化铝成分。蘑菇状结构强度炉子材料换成无氧化硅的、高纯度氧化铝低水泥浇高，因此非常难以移除。产生的蘑菇状结构导致复注料，例如PHLOX188G7及ALKON442，以及具杂的操作问题，例如对炉子本身产生损害，且亦减有热面保护的ALKON82P等。小炉子的内部体积。表1氧化铝的转化高铝砖(礴酸盐结合)高铝低水泥浇注料非⋯一b侵蚀的：铝合金342成分／％．TI3．95Zn4．0—5．0Mg1．O一2．O

6、的再现950℃．1h1000℃．15rain表2蘑菇状结构的化学成分实例AI2o377．7l％注：此转化由于氟化物和盐的存在而被加速l7．2O％si1．55％假如在真空或氩气气氛中操作炉子，将不会产————生蘑菇状结构。但此操作条件实际上是不可能的，【刚玉的内部生长】唯一可能的方法是降低操作温度。最佳的对策是将图4(略)显示高纯度铝(99．99％)渗透进入含礴酸盐结合高铝砖，IL：‘l群蠹■h±k‘士厶百■冈曲l±(D低水泥浇注料GIBRAMIAI(B)化学成分／％AhO，87．191．797．784．05iO25．02．40．04l0．0TiO22．92．10．47(CaO1．2)^

7、o，1．51．4痘量0．0露l-1100*C．48h鼎●--li5i圈警850℃．80h0量瞬II～一铝合金成分：Zn4％一5％-：Mgl％一2％图3蘑菇状结构的再现维普资讯http://www.cqvip.com2004年2月第29卷第1期国外耐火材料·3·有0．1％SiO：的纯氧化铝砖中，这就是刚玉生长中，例如莫来石及锆英石中(表3)。图5(略)显示(850'E，80h)。A为铝矾土低水泥浇注料，B是磷在坩埚试验下的刚玉生长和粘土砖性能。表