怎么降低堿金屬對內襯耐火材料的影響

熔煉爐耐火材料內襯損壞的影響因素還有熔池設計、砌筑材料、熔池內的冶金反應、烘爐曲線、操作、清爐及機械損傷等。我們針對熔煉爐其他因素的分析已經做過闡述，今天就堿金屬對內襯耐火材料的影響提出幾條對策。

1 抬包內電解鋁液預處理

通常, 鋁電解槽生產的鋁液吸入真空抬包后, 運送至熔鑄車間直接轉注進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幾乎全部轉移到熔鋁爐中。為了避免這種情況的發生, 對于使用電解鋁液直接進行鋁合金熔鑄的車間, 建議在電解鋁液進入熔鑄車間轉入熔煉爐之前, 在抬包內對電解鋁液進行除堿處理。預處理所使用的材料是氟化鋁。采用這種裝置, 可以實現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。

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程中對爐襯的不利影響, 建議在合金熔體合金化處理過程中, 以純金屬或中間合金代替金屬添加劑。對于熔點較低的合金元素, 擬采用純金屬為宜, 而對于高熔點或難溶的合金元素, 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確性和實收率。

3 采用氟化鋁或四氯化碳進行鋁熔體精煉

建議在爐內合金熔體精煉時, 不采用含有Na和K的鹽類進行精煉, 而采用氟化鋁。這樣不僅可以保證精煉效果, 而且避免了精煉過程中Na和K進入熔體, 對爐襯造成嚴重侵蝕。為了避免“鈉脆性”的產生, 對于Mg含量超過2.7%的高鎂合金, 更應如此。

在鋁合金熔煉過程中, 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對爐襯材料的侵蝕, 而且可以取得優良的精煉效果。其原理是, 六氯乙烷或四氯化碳在高溫下分解產生Cl2, 在熔體中發生一系列反應, 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, 而且所形成的氣泡可以以分壓壓差原理吸附溶解氫, 并在氣泡上浮過程中攜帶熔體中的各種夾雜至熔體表面而除去。

當然, 由于在精煉過程中有Cl2產生, 而Cl2對操作人員和設備均有一定的危害。因此, 這種精煉方式要求熔煉爐、保溫爐的密閉程度完好, 且應裝備有高效率的凈化除塵裝置, 使精煉過程中產生的有害Cl2、HCl氣體通過凈化裝置得到凈化并排除。

4 采用無鈉、無鉀、無鈣的覆蓋劑和清渣劑

目前, 在生產易拉罐軋制坯料、高鎂合金等材料時, 為避免Na、Ca等元素對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 (氮氣) 為載體將四氯化碳 (六氯乙烷) 通入鋁合金溶體精煉外, 還采用無鈉無鈣覆蓋劑對熔體進行覆蓋, 以防熔體的氧化和吸氫。

在鋁合金熔鑄生產中, 堿金屬元素Na、K和堿土金屬元素Mg對熔鋁爐耐火材料內襯的侵蝕影響了熔鋁爐內襯的使用壽命和運行狀況, 對熔鑄產品質量和生產成本帶來一定的影響。

隨著鋁加工市場的發展, 用戶對鋁加工產品質量和性能的要求越來越嚴格。而合金中的Na和K除了對爐襯壽命有嚴重影響外, 對合金的鑄造性能和力學性能都有不良影響。因此, 在鋁合金熔鑄中, 特別是利用電解鋁液熔鑄鋁合金產品的短流程生產工藝中, 應盡量通過實施對電解鋁液的預精煉, 去除電解鋁液中的堿金屬和堿土金屬元素;應盡量選擇使用無鈉、無鉀和無鈣的精煉劑、覆蓋劑和清渣劑, 防止合金熔煉與精煉過程中堿金屬和堿土金屬元素的攝入。只有這樣, 才能夠在延長熔煉爐內襯使用壽命的基礎上, 以優良的產品質量在激烈競爭的鋁加工市場上占有一席之地, 為企業爭取更好的經濟效益。