感应熔铝炉用耐火材料应具备的特点

社会的发展促进铝和铝合金的用量呈明显的增加。感应炉作为铝和铝合金的主要熔炼设备品种，越来越受到人们的重视，因此感应熔铝炉用“耐火材料”已成为铸造业的人们甚是关心的技术问题。应广大群众的要求，巩义耐火材料厂特意为大家总结了这方面的问题。

（一）无心感应炉的工作特点

常用的无心感应炉分为工频和中频两种，从目前的发展趋势看,中频炉更有前景。两者的共同点在于可根据需要采用间断或连续运行方式,炉子由于不断重复“加料-熔化-出炉”的作业过程，炉衬承受很大的热应力。工频炉炉内金属液比中频炉炉内的翻腾更厉害，即炉衬受到的冲刷较严重，而中频炉的比功率大(是工频炉的两倍)、功率密度高、熔化速度快，冷热交替更快。由于匝间电压高(约为工频炉的2～4倍)，通过裂缝渗入炉衬的金属液过热、并造成线圈损坏的可能性比较大。

（二）工频有芯感应炉的工作特点

有心感应炉的热源来自位于炉体下部的沟槽式感应器，铝液在熔沟内被感应加热，再通过循环或单向流动与炉膛内的铝液热交换。大吨位有心感应熔铝炉采用了美国阿杰克斯(Ajax)公司研制的喷流型感应器。这种感应器不仅大大减小了熔沟内金属液与炉膛内金属液的温差，也可防止化学反应生成物在熔沟壁上的聚积，在一定程度上改变了熔沟堵塞情况，但是由于电动力加大，铝液流动速度提高，以及熔沟形状的复杂化，增加了内衬耐火材料的磨损和结构应力；熔沟壁的减薄和水冷套的设置，增加了耐火材料承受的热应力。　有心感应炉的低能耗在于其连续性的作业方式，这无疑使熔沟耐火材料与熔液发生反应的时间和机会增加，同时堵沟的可能性始终存在。

（三）耐火材料应满足的要求

炉衬耐火材料，不论是用于有心感应炉，还是无心感应炉，都应满足以下要求。

(1)耐急冷急热性能好

这一点对无心感应炉特别重要。因为无心炉作业方式为“加料—熔化—出炉”过程的不断循环，炉衬材料反复受到热冲击。若耐火材料热震稳定性不佳，则极易产生裂纹和裂纹扩展，金属液会在短期内渗透到线圈处，导致整台炉衬报废。　

(2)有良好的抗冲刷性

一般为了使炉子有较高的电效率，炉壁材料都设计的很薄，但炉子运行过程中，由于电磁力的作用，炉内金属液不停地翻腾和搅拌，对炉衬不断地冲刷和磨损。对有心感应炉，由于采用了喷流型熔沟，熔沟耐火材料受到的冲刷和磨损更为严重。所以，要求所用耐火材料必须具有很高的机械强度和硬度。

(3)不易产生炉瘤

极少可能由于熔融物表面或内部存在的杂质(例如Al2O3)而形成炉瘤。因为炉瘤会使炉子容量显著降低，而且金属瘤本身致密、坚韧，除掉是非常困难的。

(4)不易被金属液润湿和渗透

众所周知，耐火材料是脆性材料，在加热和冷却过程中不可避免地要产生裂纹。但决定其寿命的关键因素之一是裂纹的大小和裂纹扩展的速度。而裂纹扩展与金属液对所接触材料的润湿和渗透能力大小有关。润湿能力愈差，愈有利。

(5)有较高的致密度和体积稳定性

作为熔炼炉用耐火材料，在材质一定的情况下，都希望获得较高的致密度和体积稳定性。体密的高低，反应了成型体内部气孔含量多少，特别是烧结程度的好坏。材料的体积稳定性愈高，烧结和使用过程产生裂纹的可能性愈小，所产生裂纹的宽度愈小，抗渗透能力愈强。

(6)有良好的化学稳定性

金属铝及铝合金不仅化学活性高，而且其熔液的流动性极好。铝熔液在750℃时的粘度仅为1.04厘泊，与20℃时水的粘度(1.0厘泊)相当接近,这就是其易向炉衬内部渗透和发生化学反应的主要原因。在铝液同耐火材料相接触的温度下，铝起强还原剂作用。耐火材料中的SiO2、TiO2、FeO等氧化物要被铝还原。铝液同炉衬耐火材料之间的反应不仅使产品的质量受到影响，而且使炉衬表面结瘤、鼓包和沉淀杂物，受铝液浸渍部分和原砖的界面有出现裂纹的危险，停炉时还会引起剥落。所以，同铝液接触的炉衬材料，必须具有很高的化学稳定性和尽可能少的浸渍量。

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