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除了昨天我們說(shuō)的堿金屬和堿土金屬對(duì)爐實(shí)耐火材料的侵蝕外，熔煉爐耐火材料內(nèi)襯損壞的影響因素還有熔池設(shè)計(jì)、砌筑材料、熔池內(nèi)的冶金反應(yīng)、烘爐曲線、操作、清爐及機(jī)械損傷等。我們的公眾號(hào)上針對(duì)熔煉爐其他因素的分析已經(jīng)做過(guò)闡述，今天就堿金屬對(duì)內(nèi)襯耐火材料的影響提出幾條對(duì)策。
1 抬包內(nèi)電解鋁液預(yù)處理
通常, 鋁電解槽生產(chǎn)的鋁液吸入真空抬包后, 運(yùn)送至熔鑄車間直接轉(zhuǎn)注進(jìn)入熔鋁爐配料熔煉鋁合金。采用這種方式, 將電解鋁液中所包含的堿金屬Na和K幾乎全部轉(zhuǎn)移到熔鋁爐中。為了避免這種情況的發(fā)生, 對(duì)于使用電解鋁液直接進(jìn)行鋁合金熔鑄的車間, 建議在電解鋁液進(jìn)入熔鑄車間轉(zhuǎn)入熔煉爐之前, 在抬包內(nèi)對(duì)電解鋁液進(jìn)行除堿處理。除堿裝置的原理如圖1所示。預(yù)處理所使用的材料是氟化鋁。采用這種裝置, 可以實(shí)現(xiàn)90%的除鈉和除鉀效率, 將電解鋁液中的Na含量控制在小于或等于1×10-6~2×10-6。
圖1 抬包內(nèi)鋁液處理的原理
2 用純金屬和中間合金代替金屬添加劑
鑒于金屬添加劑使用過(guò)程中對(duì)爐襯的不利影響, 建議在合金熔體合金化處理過(guò)程中, 以純金屬或中間合金代替金屬添加劑。對(duì)于熔點(diǎn)較低的合金元素, 擬采用純金屬為宜, 而對(duì)于高熔點(diǎn)或難溶的合金元素, 則擬采用鋁基中間合金。這樣不僅可以減少Na、K元素的攝入, 而且可以提高合金化元素含量的準(zhǔn)確性和實(shí)收率。
3 采用氟化鋁或四氯化碳進(jìn)行鋁熔體精煉
建議在爐內(nèi)合金熔體精煉時(shí), 不采用含有Na和K的鹽類進(jìn)行精煉, 而采用氟化鋁。這樣不僅可以保證精煉效果, 而且避免了精煉過(guò)程中Na和K進(jìn)入熔體, 對(duì)爐襯造成嚴(yán)重侵蝕。為了避免“鈉脆性”的產(chǎn)生, 對(duì)于Mg含量超過(guò)2.7%的高鎂合金, 更應(yīng)如此。
在鋁合金熔煉過(guò)程中, 使用六氯乙烷 (固體粉狀) 或四氯化碳 (液體) 作為精煉劑, 不僅可以避免Na和K對(duì)爐襯材料的侵蝕, 而且可以取得優(yōu)良的精煉效果。其原理是, 六氯乙烷或四氯化碳在高溫下分解產(chǎn)生Cl2, 在熔體中發(fā)生一系列反應(yīng), 生成不溶于鋁液的氣體, 不僅可以與熔體中的Na、K等堿 (土) 金屬元素反應(yīng), 而且所形成的氣泡可以以分壓壓差原理吸附溶解氫, 并在氣泡上浮過(guò)程中攜帶熔體中的各種夾雜至熔體表面而除去。
當(dāng)然, 由于在精煉過(guò)程中有Cl2產(chǎn)生, 而Cl2對(duì)操作人員和設(shè)備均有一定的危害。因此, 這種精煉方式要求熔煉爐、保溫爐的密閉程度完好, 且應(yīng)裝備有高效率的凈化除塵裝置, 使精煉過(guò)程中產(chǎn)生的有害Cl2、HCl氣體通過(guò)凈化裝置得到凈化并排除。
4 采用無(wú)鈉、無(wú)鉀、無(wú)鈣的覆蓋劑和清渣劑
目前, 在生產(chǎn)易拉罐軋制坯料、高鎂合金等材料時(shí), 為避免Na、Ca等元素對(duì)合金鑄造性能和加工性能的不利影響, 通常要求熔鑄坯料中的Na、Ca含量低于3×10-6。為了保證堿金屬和堿土金屬含量, 除了采用以高純氬氣 (氮?dú)? 為載體將四氯化碳 (六氯乙烷) 通入鋁合金溶體精煉外, 還采用無(wú)鈉無(wú)鈣覆蓋劑對(duì)熔體進(jìn)行覆蓋, 以防熔體的氧化和吸氫。
在鋁合金熔鑄生產(chǎn)中, 堿金屬元素Na、K和堿土金屬元素Mg對(duì)熔鋁爐耐火材料內(nèi)襯的侵蝕影響了熔鋁爐內(nèi)襯的使用壽命和運(yùn)行狀況, 對(duì)熔鑄產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本帶來(lái)一定的影響。
隨著鋁加工市場(chǎng)的發(fā)展, 用戶對(duì)鋁加工產(chǎn)品質(zhì)量和性能的要求越來(lái)越嚴(yán)格。而合金中的Na和K除了對(duì)爐襯壽命有嚴(yán)重影響外, 對(duì)合金的鑄造性能和力學(xué)性能都有不良影響。因此, 在鋁合金熔鑄中, 特別是利用電解鋁液熔鑄鋁合金產(chǎn)品的短流程生產(chǎn)工藝中, 應(yīng)盡量通過(guò)實(shí)施對(duì)電解鋁液的預(yù)精煉, 去除電解鋁液中的堿金屬和堿土金屬元素;應(yīng)盡量選擇使用無(wú)鈉、無(wú)鉀和無(wú)鈣的精煉劑、覆蓋劑和清渣劑, 防止合金熔煉與精煉過(guò)程中堿金屬和堿土金屬元素的攝入。只有這樣, 才能夠在延長(zhǎng)熔煉爐內(nèi)襯使用壽命的基礎(chǔ)上, 以優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量在激烈競(jìng)爭(zhēng)的鋁加工市場(chǎng)上占有一席之地, 為企業(yè)爭(zhēng)取更好的經(jīng)濟(jì)效益。
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