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                  電熔白剛玉耐火材料的生產工藝及性能介紹

                  2022-04-26 10:49:53

                  電熔白剛玉耐火電熔白剛玉材料按照制造工藝可分為熔鑄剛玉磚和再結合(半再結合)生產電熔白剛玉。電熔鉻砂熔鑄剛玉磚是以工業氧化爐及少量堿和石英粉在電弧爐內熔融,再經鑄型、退火等工序。Z后機械加工成所需的形狀、尺寸。再結合(半結合)電熔剛玉磚使用粉碎好的電熔剛玉顆粒及粉料,加入結合劑,經充分混煉后,用壓磚機成型,磚坯烘干后高溫燒成。

                   熔鑄剛玉制品

                   將氧化鋁原料配合料在高于熔融溫底下熔化后,澆注在預制的耐火模型中,經過冷卻固化使結晶發育長大而形成的制品,稱為熔鑄剛玉耐火材料,一般采用電熔方法熔化。以工業氧化爐為主要原料電熔的熔鑄剛玉耐火材料是經過配合料熔化、精煉,然后澆注到模型中,鑄件經過凝固、退火、切割、磨削和預組裝,稱為合格產品。按其化學礦物組成主要有三種類型。

                  電熔鉻砂

                   熔鑄α-A1203又稱電熔α-A1203磚,是以α-A1203為主相的熔鑄耐火材料,α-A1203約95%,β-A1203約99.5%,玻璃相較少,約占0.5%以下,對堿蒸汽呈惰性。在不含堿的氣氛中,易分離出堿而轉化α-A1203,并伴隨有體積收縮,而可能引起磚的碎裂。熔鑄β-A1203磚耐熱震性較好,700度到常溫空氣循環可達40次左右,一般適用于砌筑玻璃熔窯的上部結構。

                   熔鑄α、β-A1203磚又稱電熔α、β-A1203,是含α-A1203和β-A1203的熔鑄制品。α-A1203約占40%-50%,β-A1203約占45%-60%,玻璃相極少。同β-A1203型制品相比,抗玻璃液的侵蝕能力較強,高溫下抗堿蒸汽的作用也較好,可用于玻璃窯上部結構,也可以用于直接與玻璃液接觸的低溫部位。

                   生產電熔白剛玉

                   熔鑄剛玉制品的制造工藝已一般熔鑄耐火材料的工藝過程大同小異。只是由于材質性質的差異,工藝參數略有不同:如熔化溫度高(2300-2500度)、澆注溫度高(1900-1980℃)。這些特別決定了熔鑄剛玉制品的工藝要點如下:

                   原料及配合料熔鑄剛玉制品用的原料主要是工業工業氧化鋁和石英砂,配合料由工業氧化鋁97%(要求A1203含量大于等于98.5%)和石英砂3%,并加入少量外加劑,在輪碾機上經過30-40min混合而成。

                   在不加外加劑的情況下,熔煉爐熔池溫度要達到2200-2300度,在這種情況下熔體有很大的膨脹,在澆注冷卻后必然產生很大的縮孔,難以獲得致密均勻地鑄件;同時由于氧化鋁熔體的粘度很低,結晶能力很強,來不及排氣就凝固,也會使鑄件形成大量微孔,為了減少熔鑄磚的縮孔,需要在配料中加入少量的外加物,以降低熔化溫底,進而降低熔體的體積膨脹,根據產品類型別來添加不同的物料。

                   除配合料外,入爐料還有回收廢料如廢鑄件、冒口等,以及外來的干凈剛玉碎塊,但其數量不超過裝料量的30%。熔煉和制品的澆注,我國生產的熔鑄氧化鋁產品中含C0.03%-0.55%,國外同類產品僅為0.05%,C的存在會降低制品的密度、抗熱震性和抗侵蝕性,增加縮孔裂紋以及使玻璃中形成氣泡的傾向增大,因此需要盡可能降低低碳含量,同時還必須限制染色氧化物(Fe203、TiO2)及H2O、SO2、N2等含量,所以采用氧化熔融生產工藝量為合理,同時還補加氧化劑和吹氧的方法,在熔化過程中吹氧可以起到攪拌和脫碳的雙重作用。

                   氧化電熔法是法國首先發明的,其特點是采用長電弧,石墨電極在物料的上部利用電弧弧光的輻射高溫熔化物料,避免了與溶液接觸,作業空間處于氧化氛,熔化過程中要注意氧化熔融的電弧不能太長,一般為30-50mm,因為電弧電壓與弧長呈線性關系,而隨電弧電壓升高,剛玉結晶粒度縮小,達到230v時,鑄件的密度就會降低;同時把熔煉時間縮短到限度,以免增碳;其次還有煙氣除塵通風,以保證爐內的氧化氣氛。

                   當所有的配合料都熔化并達到熔體表面很潔凈時,就可以堿性澆注,澆注前先做好鑄模,熔體澆注時的溫度要控制在1960-1980℃,為了提高澆注密度,可分層澆筑,10-20min澆注一層,當前一澆注表面溫度冷卻到1680-1700時澆注下一層,向熔液中加入與熔體成分相近的電熔料塊,可增大澆注時熔流的致密度,合理設置澆注口,并除去氣孔分布多的鑄件部分,都能促進鑄件的密度提高。

                   澆注時的熔體,既要保證優良好的流動性,又要避免過熱,因為過熱會促使熔體吸收氣體,鑄入模后的收縮率就會相應增大,鑄件也就會產生縮孔和開裂。

                   鑄件冷卻,鑄件的降溫冷卻過程大致分為熔體的流動(澆注)、散熱、熔體凝固硬化(結晶)和已硬化的鑄件冷卻等4個階段。在熔體硬化工程中,它的結構正在形成。初期鑄件表皮溫度急劇下降,熔體向模型快速散熱而形成極密的部分,析出晶相形成成鑄件的微晶和中晶區域,剩余的熔體主要集中在靠近澆注面的鑄件中部部位,以后形成粗晶結構,由于結晶是從邊緣開始向中心擴展,當鑄件的周邊結晶硬化并開始冷卻時,鑄件中心尚屬高溫液態熔體,邊緣于中心的溫差相當大,在鑄件內勢必產生形成裂縫的應力,內外硬化速度相差較大,熱應力也就越大。因此鑄件的冷卻過程對熔鑄制品的質量及結構有重要意義。

                   鑄件在脫模后要進行退火,實際行就是控制鑄件的硬化(結晶吧)和冷卻速度,退火的方式有兩種:自然退火和可控退火,自然退火是依靠鑄件外部的良好隔熱層;使鑄件平穩緩慢冷卻,冷卻速度可由鑄模外硅藻土或膨脹蛭石層的厚度加以調整??煽赝嘶鹗菍⒈砥ひ呀浻不蔫T件脫去鑄?;驇7胚M小型隧道窯中,按規定的退火曲線進行緩慢冷卻。

                   制品的機械加工,熔鑄剛玉耐火材料經過退火處理的合格制品在進行倉庫前,必須進行機械加工處理。由于剛玉硬度大、強度高,所以采用金剛石工具進行加工處理,鑄件經過切割、研磨、打孔等工序,使制品具有準確地幾何形狀、光滑平整的表面和安裝密配要求尺寸。

                   再結合電熔剛玉制品

                   以電熔剛玉熟料為顆粒料,電熔剛玉細粉或燒結剛玉細粉為基質,配合制成的再結合燒結制品,其生產工藝要點為:電熔剛玉原料的處理,用電熔棕剛玉或白剛玉為原料時,需將熔塊砸碎后揀選,除去棕剛玉塊夾帶的硅鐵合金成其他雜質成分。白剛玉塊應揀除呈片狀結晶的高鋁酸鈉,以及其他低熔物,這些雜質礦物由于密度小,通常浮于剛玉熔塊的表面,較易鑒別,剛玉中含有少量的有害成分,會使制品燒結不良或開裂,故在使用前應預先進行煅燒。末揀凈的硅鐵合金在500-1000度時氧化分解成Fe203和SiO2,含鈦礦物氧化成TiO2(金紅石)等,均產生較大的體積膨脹,經過預燒,使這些分解,氧化反應所帶來的破壞應力消除在預燒過程中,避免在制品燒成時因為這些雜質礦物的反應膨脹而引起制品開裂。

                   電熔剛玉塊體積較大,需先用落錘或其他方法砸碎,然后進行粉碎,按不同粒度曬分儲存,電熔剛玉硬度大,細磨困難,應采用球磨機或震動球磨機進行濕磨,達到<40um或更細<10um,顆粒料用電磁出鐵,細磨粉則采用酸洗除鐵。

                   配料、混合和成型,顆粒配合應按緊密堆積原則,采用多級配比,減少中間顆粒,增加細粉量(含一定量超微粉),有利于提高制品的密度和燒結,加入一定量的結合劑,主要有磷酸鋁、磷酸、磷酸鋁鉻、纖維素、紙漿廢液等,其中Z有前途的是活性磷酸鹽,近年來試用磷酸銨、取得較好的效果,泥料混合均勻、水分約為3%-4%,經高壓成型,獲得致密磚坯。

                   燒成,電熔剛玉制品的純度高、燒結難,需在高于1800度下燒成,燒成用窯視生產規模大小而定,小批量生產時,以高溫間歇窯為宜,成批穩定生產時可用小型高溫隧道窯。


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