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同样的80含量高铝砖在铝熔炼炉里的不同反应

添加时间:2020年3月16日  浏览次数:

铝熔炼炉的使用温度是700~800 ℃。750 ℃时铝液粘度为0. 104 Pa·s,与20 ℃时水的粘度( 0. 1 Pa·s)很接近,具有极强的渗透性。另外,铝是很活泼的金属,容易与高铝砖中的SiO2等成分反应,造成高铝砖的损毁。其反应如下 :

3SiO2 ( s) + 4A l( l) = 2A l2O3 ( s) + 3Si

Mg( l) + 2A l( l) + 2SiO2 ( s) =MgO·A l2O3 ( s) + 2Si

反应改变了熔铝炉高铝砖的组成,引起的体积变化加速了铝液向内衬内部的渗透和反应,同时反应生成的Si等物质也污染了铝液。所以,对比剖析铝熔炼炉用高铝砖的抗侵蚀性 ,对开发我国先进的铝熔炼炉用高铝砖具有重要意义。

铝熔炼炉

一:试验选样

试验采用了河南新密某公司生产的80特级高铝砖和登封地区某公司生产的80特级高铝砖。它们的化学组成见表1。

高铝砖指标

从表1来看登封地区的80特级高铝砖A l2O3含量大于新密地区的特级高铝砖,SiO2含量小于新密地区的的。对新密地区、登封地区高铝砖做物理性能检测 ,见表2发现试样的体积密度和加热永久线变化率相近 ,但AL2O3含量高的登封高铝砖的显气孔率大于新密地区生产的高铝砖 ,耐压强度也明显低于新密地区砖的。

高铝砖指标

2 试验过程

取新密、登封两个地区直形砖 ( 230 mm)各一块,用砖锯在其上开槽,并凿出一个最大深度 32 mm的弧形凹槽,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 ℃,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3 mm,然后在815 ℃的炉温下保温72h。在最初的3 h内,每隔 0. 5 h,用耙子扒去在铝液和高铝砖界面上形成的氧化物薄膜,扒渣时要小心,不要把铝液溅到槽外或上沿。耙子用钢制作,表面涂以石墨、氮化硼或其他防护层。72 h后 ,将铝液表面形成的氧化物清除 ,取部分铝液试样进行化学分析 ,剩余铝液倒掉 ,并将砖槽用纤维擦干净。然后 ,砖槽在空气中冷却 ,沿短轴纵向中心线切开 ,观察金属的侵蚀和渗透情况。对比初始铝液和试验后铝液的化学组成 ,判定铝液对砖槽中硅、铁的溶解性。

3 结果与讨论

对试验后铝液的化学分析发现新密地区高铝砖中铝液的Si含量增加0.12% Fe减少了0.01%登封地区高铝砖中Si增加了3. 112%、Fe增加了0. 05%。可见,铝液与登封地区高铝砖的反应程度大于新密地区高铝砖的反应。

从理化性能上看,新密地区高铝砖、登封地区高铝砖指标相差并不是太大,甚至作为与铝液反应的主要物质SiO2,登封地区高铝砖的含量小于新密地区的含量,这说明SiO2量的多少不完全决定最终铝液中Si的量,它不是影响抗侵蚀性的主要因素。因此又结合两个地区高铝砖显气孔率和耐压强度具有明显差异的情况 ,对两个地区高铝砖做了孔径分析可看出,新密地区高铝砖中孔径在0. 1~10μm 之间的约占总气孔的76% ,登封地区高铝砖中的占45%。新密地区砖中> 10μm的气孔大约占总气孔的 21% ,登封地区砖的大约占43%。可见新密地区砖中有大量的微细气孔,降低了砖的试样断面形貌而登封地区高铝砖由于气孔较大,铝液容易渗入砖的内部,因此造成砖的侵蚀较为严重。

对新密地区高铝砖做显微结构分析,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,内部充满白色含Ba、P物质,基质中矾土细粉边缘与 Ba、P反应:颗粒与基质间结合良好。对Ba化合物的存在,分析认为是在耐火材料中起到抗润湿剂的作用。由于Ba化合物不与铝液润湿耐火材料和液态铝的润湿也就不会发生,这样就防止了铝液向砖的渗透,SiO2的还原反应也就不会发生。

关键词:熔铝炉   高铝砖   
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