熔煉爐耐火材料內(nèi)襯損壞的影響因素還有熔池設(shè)計、砌筑材料、熔池內(nèi)的冶金反應(yīng)、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(jīng)做過闡述，今天就堿金屬對內(nèi)襯耐火材料的影響提出幾條對策。

1 抬包內(nèi)電解鋁液預處理

通常, 鋁電解槽生產(chǎn)的鋁液吸入真空抬包后, 運送至熔鑄車間直接轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移到熔鋁爐中。為了避免這種情況的發(fā)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(zhuǎn)入熔煉爐之前, 在抬包內(nèi)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(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。

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(nèi)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(chǎn)生, 對于Mg含量超過2.7%的高鎂合金, 更應(yīng)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(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(chǎn)生, 而Cl2對操作人員和設(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, 使精煉過程中產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(nèi)襯的侵蝕影響了熔鋁爐內(nèi)襯的使用壽命和運行狀況, 對熔鑄產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本帶來一定的影響。

隨著鋁加工市場的發(fā)展, 用戶對鋁加工產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)品的短流程生產(chǎn)工藝中, 應(yīng)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(yīng)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(nèi)襯使用壽命的基礎(chǔ)上, 以優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量在激烈競爭的鋁加工市場上占有一席之地, 為企業(yè)爭取更好的經(jīng)濟效益。