感應(yīng)熔鋁爐用耐火材料應(yīng)具備的特點
發(fā)布者:高科捷能 發(fā)布時間:2021-4-7 14:07:55 瀏覽次數(shù):
1工頻有芯感應(yīng)爐的工作特點
有心感應(yīng)爐的熱源來自位于爐體下部的溝槽式感應(yīng)器,鋁液在熔溝內(nèi)被感應(yīng)加熱,再通過循環(huán)或單向流動與爐膛內(nèi)的鋁液熱交換。大噸位有心感應(yīng)熔鋁爐采用了美國阿杰克斯(Ajax)公司研制的噴流型感應(yīng)器。這種感應(yīng)器不僅大大減小了熔溝內(nèi)金屬液與爐膛內(nèi)金屬液的溫差,也可防止化學(xué)反應(yīng)生成物在熔溝壁上的聚積,在一定程度上改變了熔溝堵塞情況,但是由于電動力加大,鋁液流動速度提高,以及熔溝形狀的復(fù)雜化,增加了內(nèi)襯耐火材料的磨損和結(jié)構(gòu)應(yīng)力;熔溝壁的減薄和水冷套的設(shè)置,增加了耐火材料承受的熱應(yīng)力。
有心感應(yīng)爐的低能耗在于其連續(xù)性的作業(yè)方式,這無疑使熔溝耐火材料與熔液發(fā)生反應(yīng)的時間和機會增加,同時堵溝的可能性始終存在。
2無心感應(yīng)爐的工作特點
常用的無心感應(yīng)爐分為工頻和中頻兩種,從目前的發(fā)展趨勢看,中頻爐更有前景。兩者的共同點在于可根據(jù)需要采用間斷或連續(xù)運行方式,爐子由于不斷重復(fù)“加料-熔化-出爐”的作業(yè)過程,爐襯承受很大的熱應(yīng)力。工頻爐爐內(nèi)金屬液比中頻爐爐內(nèi)的翻騰更厲害,即爐襯受到的沖刷較嚴(yán)重,而中頻爐的比功率大(是工頻爐的兩倍)、功率密度高、熔化速度快,冷熱交替更快。由于匝間電壓高(約為工頻爐的2~4倍),通過裂縫滲入爐襯的金屬液過熱、并造成線圈損壞的可能性比較大。
3耐火材料應(yīng)滿足的要求
爐襯耐火材料,不論是用于有心感應(yīng)爐,還是無心感應(yīng)爐,都應(yīng)滿足以下要求。
(1)有良好的化學(xué)穩(wěn)定性
金屬鋁及鋁合金不僅化學(xué)活性高,而且其熔液的流動性很好。鋁熔液在750℃時的粘度僅為1.04厘泊,與20℃時水的粘度(1.0厘泊)相當(dāng)接近,這就是其易向爐襯內(nèi)部滲透和發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的主要原因。在鋁液同耐火材料相接觸的溫度下,鋁起強還原劑作用。耐火材料中的SiO2、TiO2、FeO等氧化物要被鋁還原。鋁液同爐襯耐火材料之間的反應(yīng)不僅使產(chǎn)品的質(zhì)量受到影響,而且使?fàn)t襯表面結(jié)瘤、鼓包和沉淀雜物,受鋁液浸漬部分和原磚的界面有出現(xiàn)裂紋的危險,停爐時還會引起剝落。所以,同鋁液接觸的爐襯材料,須具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和盡可能少的浸漬量。
(2)有良好的抗沖刷性
一般為了使?fàn)t子有較高的電效率,爐壁材料都設(shè)計的很薄,但爐子運行過程中,由于電磁力的作用,爐內(nèi)金屬液不停地翻騰和攪拌,對爐襯不斷地沖刷和磨損。對有心感應(yīng)爐,由于采用了噴流型熔溝,熔溝耐火材料受到的沖刷和磨損更為嚴(yán)重。所以,要求所用耐火材料須具有很高的機械強度和硬度。
(3)有較高的致密度和體積穩(wěn)定性
作為熔煉爐用耐火材料,在材質(zhì)一定的情況下,都希望獲得較高的致密度和體積穩(wěn)定性。體密的高低,反應(yīng)了成型體內(nèi)部氣孔含量多少,特別是燒結(jié)程度的好壞。材料的體積穩(wěn)定性愈高,燒結(jié)和使用過程產(chǎn)生裂紋的可能性愈小,所產(chǎn)生裂紋的寬度愈小,抗?jié)B透能力愈強。
(4)不易產(chǎn)生爐瘤
很少可能由于熔融物表面或內(nèi)部存在的雜質(zhì)(例如Al2O3)而形成爐瘤。因為爐瘤會使?fàn)t子容量顯著降低,而且金屬瘤本身致密、堅韌,除掉是非常困難的。
(5)不易被金屬液潤濕和滲透
眾所周知,耐火材料是脆性材料,在加熱和冷卻過程中不可避免地要產(chǎn)生裂紋。但決定其壽命的關(guān)鍵因素之一是裂紋的大小和裂紋擴展的速度。而裂紋擴展與金屬液對所接觸材料的潤濕和滲透能力大小有關(guān)。潤濕能力愈差,愈有利。
(6)耐急冷急熱性能好
這一點對無心感應(yīng)爐特別重要。因為無心爐作業(yè)方式為“加料—熔化—出爐”過程的不斷循環(huán),爐襯材料反復(fù)受到熱沖擊。若耐火材料熱震穩(wěn)定性不佳,則易產(chǎn)生裂紋和裂紋擴展,金屬液會在短期內(nèi)滲透到線圈處,導(dǎo)致整臺爐襯報廢。
文章由:熔鋁爐廠家http://m.elromedia.com佛山市高捷工業(yè)爐有限公司整理提供,此文觀點不代表本站觀點
有心感應(yīng)爐的熱源來自位于爐體下部的溝槽式感應(yīng)器,鋁液在熔溝內(nèi)被感應(yīng)加熱,再通過循環(huán)或單向流動與爐膛內(nèi)的鋁液熱交換。大噸位有心感應(yīng)熔鋁爐采用了美國阿杰克斯(Ajax)公司研制的噴流型感應(yīng)器。這種感應(yīng)器不僅大大減小了熔溝內(nèi)金屬液與爐膛內(nèi)金屬液的溫差,也可防止化學(xué)反應(yīng)生成物在熔溝壁上的聚積,在一定程度上改變了熔溝堵塞情況,但是由于電動力加大,鋁液流動速度提高,以及熔溝形狀的復(fù)雜化,增加了內(nèi)襯耐火材料的磨損和結(jié)構(gòu)應(yīng)力;熔溝壁的減薄和水冷套的設(shè)置,增加了耐火材料承受的熱應(yīng)力。
有心感應(yīng)爐的低能耗在于其連續(xù)性的作業(yè)方式,這無疑使熔溝耐火材料與熔液發(fā)生反應(yīng)的時間和機會增加,同時堵溝的可能性始終存在。
常用的無心感應(yīng)爐分為工頻和中頻兩種,從目前的發(fā)展趨勢看,中頻爐更有前景。兩者的共同點在于可根據(jù)需要采用間斷或連續(xù)運行方式,爐子由于不斷重復(fù)“加料-熔化-出爐”的作業(yè)過程,爐襯承受很大的熱應(yīng)力。工頻爐爐內(nèi)金屬液比中頻爐爐內(nèi)的翻騰更厲害,即爐襯受到的沖刷較嚴(yán)重,而中頻爐的比功率大(是工頻爐的兩倍)、功率密度高、熔化速度快,冷熱交替更快。由于匝間電壓高(約為工頻爐的2~4倍),通過裂縫滲入爐襯的金屬液過熱、并造成線圈損壞的可能性比較大。
3耐火材料應(yīng)滿足的要求
爐襯耐火材料,不論是用于有心感應(yīng)爐,還是無心感應(yīng)爐,都應(yīng)滿足以下要求。
(1)有良好的化學(xué)穩(wěn)定性
金屬鋁及鋁合金不僅化學(xué)活性高,而且其熔液的流動性很好。鋁熔液在750℃時的粘度僅為1.04厘泊,與20℃時水的粘度(1.0厘泊)相當(dāng)接近,這就是其易向爐襯內(nèi)部滲透和發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的主要原因。在鋁液同耐火材料相接觸的溫度下,鋁起強還原劑作用。耐火材料中的SiO2、TiO2、FeO等氧化物要被鋁還原。鋁液同爐襯耐火材料之間的反應(yīng)不僅使產(chǎn)品的質(zhì)量受到影響,而且使?fàn)t襯表面結(jié)瘤、鼓包和沉淀雜物,受鋁液浸漬部分和原磚的界面有出現(xiàn)裂紋的危險,停爐時還會引起剝落。所以,同鋁液接觸的爐襯材料,須具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和盡可能少的浸漬量。
(2)有良好的抗沖刷性
一般為了使?fàn)t子有較高的電效率,爐壁材料都設(shè)計的很薄,但爐子運行過程中,由于電磁力的作用,爐內(nèi)金屬液不停地翻騰和攪拌,對爐襯不斷地沖刷和磨損。對有心感應(yīng)爐,由于采用了噴流型熔溝,熔溝耐火材料受到的沖刷和磨損更為嚴(yán)重。所以,要求所用耐火材料須具有很高的機械強度和硬度。
(3)有較高的致密度和體積穩(wěn)定性
作為熔煉爐用耐火材料,在材質(zhì)一定的情況下,都希望獲得較高的致密度和體積穩(wěn)定性。體密的高低,反應(yīng)了成型體內(nèi)部氣孔含量多少,特別是燒結(jié)程度的好壞。材料的體積穩(wěn)定性愈高,燒結(jié)和使用過程產(chǎn)生裂紋的可能性愈小,所產(chǎn)生裂紋的寬度愈小,抗?jié)B透能力愈強。
(4)不易產(chǎn)生爐瘤
很少可能由于熔融物表面或內(nèi)部存在的雜質(zhì)(例如Al2O3)而形成爐瘤。因為爐瘤會使?fàn)t子容量顯著降低,而且金屬瘤本身致密、堅韌,除掉是非常困難的。
(5)不易被金屬液潤濕和滲透
眾所周知,耐火材料是脆性材料,在加熱和冷卻過程中不可避免地要產(chǎn)生裂紋。但決定其壽命的關(guān)鍵因素之一是裂紋的大小和裂紋擴展的速度。而裂紋擴展與金屬液對所接觸材料的潤濕和滲透能力大小有關(guān)。潤濕能力愈差,愈有利。
(6)耐急冷急熱性能好
這一點對無心感應(yīng)爐特別重要。因為無心爐作業(yè)方式為“加料—熔化—出爐”過程的不斷循環(huán),爐襯材料反復(fù)受到熱沖擊。若耐火材料熱震穩(wěn)定性不佳,則易產(chǎn)生裂紋和裂紋擴展,金屬液會在短期內(nèi)滲透到線圈處,導(dǎo)致整臺爐襯報廢。
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