鋁熔化爐作為鋁制品加工行業(yè)的主要設(shè)備，從熔化容量上分為多種型號(hào)，500Kg/h屬于小型鋁熔化爐。內(nèi)部砌筑不同材質(zhì)的耐火材料，投料豎井采用耐火澆注料，爐膛內(nèi)部砌筑陶瓷纖維毯及高鋁磚。此次需要重新砌筑一方面是因?yàn)樵撲X熔化爐已經(jīng)使用超過3年，內(nèi)襯耐火材料已過終限。第二方面主要為了分析高鋁磚在內(nèi)部侵蝕的原因，結(jié)果表明鋁液對(duì)耐火材料的侵蝕其實(shí)就是鋁液與耐火材料中各礦物元素互相侵蝕與滲透的結(jié)果，總結(jié)了鋁熔化爐運(yùn)行中出現(xiàn)的問題和改進(jìn)措施以供參考。
一：鋁熔煉爐內(nèi)襯耐火材料需要修復(fù)的問題部位
山東濰坊某公司主要以生產(chǎn)鋁制膜殼如發(fā)動(dòng)機(jī)外殼等產(chǎn)品，該公司在2016年新建3臺(tái)500Kg/h的鋁熔化爐一直生產(chǎn)運(yùn)行正常，直至近期發(fā)現(xiàn)其中一臺(tái)熔化爐的爐膛內(nèi)，有鋁液向外溢出，爐殼上部發(fā)紅，故采取停爐。后來聯(lián)系我公司后委派專業(yè)技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)查看整個(gè)熔化爐的問題所在，現(xiàn)將規(guī)整問題總結(jié)如下：
①鋁熔化爐內(nèi)部的整個(gè)耐火材料分為三種材質(zhì)第一種保溫隔熱層的陶瓷纖維毯，第二種耐火層使用了高鋁磚，第三種在豎井部位使用的耐火澆注料，爐門框都采用了高鋁磚砌筑。首先我們到現(xiàn)場(chǎng)后打開爐門發(fā)現(xiàn)爐門框上的耐火磚出現(xiàn)大面積的琉璃狀低熔物，此類低熔物呈掛渣形式鋪面在耐火磚的表面，內(nèi)部耐火磚已經(jīng)被侵蝕剝落并且掉塊。
②爐膛內(nèi)部的耐火材料層從整體上判斷是采用了高鋁磚做有縫砌筑，包括爐頂與熔池下面的防滲層都是采用了高鋁磚砌筑，緊貼爐殼地方是用了陶瓷纖維毯做隔熱保溫。發(fā)現(xiàn)爐膛內(nèi)部的熔池區(qū)域已經(jīng)被鋁液熔渣所填滿，基本已經(jīng)看不出熔池的凹型面，已經(jīng)與爐門框形成平行線，所以分析鋁液溢出的主要原因就是熔池內(nèi)部已經(jīng)被熔渣填滿，鋁液不能有限的儲(chǔ)存在內(nèi)部，然而爐頂?shù)哪突鸫u也都出現(xiàn)的大面的掉渣掉塊。
③該鋁熔煉爐的投料方式是屬于半自動(dòng)的，人工將鋁錠放入到提升機(jī)內(nèi)，然后通過提升機(jī)將鋁錠提起到投料口，通過豎井直段進(jìn)入熔煉爐內(nèi)部，豎井是長(zhǎng)方體四周使用耐火澆注料砌筑，由于使用年限長(zhǎng)豎井內(nèi)部的耐火澆注料在平時(shí)生產(chǎn)期間被鋁錠及熱沖擊已經(jīng)破壞出比較大也比較多的橫向縱向裂紋，已經(jīng)不能使用。
二：分析耐火材料層出現(xiàn)破壞性問題的原因
鋁熔煉的技術(shù)及設(shè)備早以成熟，爐襯中使用的耐火材料襯每個(gè)廠家的選擇都不一樣，但是大體上還是要從，能夠起到防止鋁液的抗?jié)B性、鋁液滲透中的化學(xué)侵蝕變化、鋁錠投入時(shí)熱沖擊帶來的物理破壞等方面選材，鋁的熔點(diǎn)很低但是活性很高在750℃時(shí)僅次于水的活性極易通過耐火材料的氣孔滲入進(jìn)去產(chǎn)生破壞，所以首先要做好爐襯的防滲透，如果鋁液滲透入耐火材料層后，會(huì)與耐火材料中的化學(xué)元素SiO2反應(yīng)生成Si和AL2O3，伴隨著體積收縮，造成耐火材料開裂損毀。再比如鋁錠中的合金元素Mg（沸點(diǎn)1107℃）在高溫下變成蒸汽，容易滲入到材料氣孔內(nèi)與耐火材料中的SiO2或AL2O3反應(yīng)，生成MgO和Si或鎂鋁尖晶石和AL，并伴隨體積變化分別為-57%、+17%，都會(huì)對(duì)耐火材料造成破壞。
鋁熔煉爐工作時(shí)，空氣、鋁合金溶液以及耐火材料形成的氣-液-固三相界面處容易生成AL2O3，形成剛玉瘤。就如爐門及爐頂上面的黏附物，剛玉瘤與爐襯結(jié)合緊密。所以為減少鋁溶液與爐襯表面的化學(xué)反應(yīng)，可選擇SiO2、Fe2O3含量低，AL2O3含量高的高鋁質(zhì)或剛玉質(zhì)耐火材料：另外可以提高原料的燒結(jié)程度，降低爐襯表面的顯氣孔，減少溶液的的滲入通道，為減弱深層化學(xué)反應(yīng)和物理滲透，可采用空隙率低、孔徑小的致密耐火材料。