整體澆注冶金爐技術(shù)是用耐火澆注料在現(xiàn)場一次澆注成型爐體耐火材料的一種冶金砌筑方法。這種技術(shù)在國內(nèi)外鋼鐵行業(yè)已被廣泛使用，許多鋼鐵行業(yè)的冶金爐都是整體或局部一次澆注成型的;國外資料上也有熔鋁爐爐體用耐火材料整體澆注的報道。據(jù)介紹，這種技術(shù)的特點在于其結(jié)構(gòu)整體性好，無磚縫，整體強(qiáng)度高，因而爐體壽命較長。由于這些優(yōu)點，國內(nèi)有色冶金行業(yè)也開始結(jié)合自己特點，在一些熔鋁爐上使用這種技術(shù)。
某公司工業(yè)爐現(xiàn)狀
該公司是目前國內(nèi)較大的鋁加工企業(yè)，現(xiàn)有10臺熔鋁爐，其中1臺25噸圓爐，6臺20噸熔鋁爐，3臺10噸熔鋁爐，并配有相應(yīng)的靜置爐。熔鋁爐工作溫度最高達(dá)1200℃以上，靜置爐最高工作溫度達(dá)到1000℃。圓爐采用爐頂揭蓋加料，小爐為三個爐門人工扒渣，大爐為兩個爐門機(jī)械扒渣作業(yè)。原料為鋁錠、廢料鑄棒、廢料型材和鑄軋鋁卷等。每個靜置爐也有兩個爐門供扒渣和精煉操作。以往爐體都是用耐火磚砌筑成的，一些部位都很容易損壞，從而影響了爐體使用壽命和生產(chǎn)效率。比如圓爐爐頂圈部位，由于采用將爐蓋揭開從爐頂澆料的方法，在加料過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)料斗和料本身磕碰圈爐頂周圍的情況。由于爐頂周圍是用粘土磚砌成的，磚與轉(zhuǎn)之間粘結(jié)能力差，磕碰就會使其中某塊磚松動脫落，其他磚因無級靠力，一磕碰就會更快地松動脫落，所以一般一兩個月后爐頂圈就會出現(xiàn)一段一段的磚脫落現(xiàn)象，致使圓爐要經(jīng)常停下來修補(bǔ)爐頂周圍，嚴(yán)重影響了爐子的壽命和使用效率。又如爐門部位，以往用磚砌，操作時用金屬靶子從鋁液中扒渣，反復(fù)操作過程中會扒松某一塊磚，這樣其他的磚也會松動脫落，進(jìn)而在爐門出出現(xiàn)缺口，如不及時修復(fù)，鋁水極易從此處跑出。類似會經(jīng)常出問題并需經(jīng)常修補(bǔ)的地方還有圓爐門拱、據(jù)、靜置爐門扒渣坡，另外磚砌爐蓋也存在嚴(yán)重的易損問題。爐蓋呈圓拱形，是用耐火拱腳磚和三種楔形磚一圈一圈砌成，爐蓋在操作過程中需要反復(fù)揭開，一年中要經(jīng)歷幾千次急冷急熱過程。爐蓋的損壞是個別拱腳磚先剝落掉塊，接著是一周圍都剝落往下掉。磚砌爐蓋平均壽命最多兩年。
采用整體澆注耐火材料在熔鋁爐上的實踐
由于該公司幾臺熔鋁爐都存在上述問題，嚴(yán)重影響了公司生產(chǎn)任務(wù)的完成。所以該公司開始組織技術(shù)人員，與鄭州駒達(dá)新材料有限公司進(jìn)行合作，同時結(jié)合鋁熔鑄生產(chǎn)具體工藝，對熔鋁爐進(jìn)行用耐火澆注料進(jìn)行局部澆注爐體，以提高爐體整體使用壽命的技術(shù)改造。
全部工作分為三個階段。第一階段是小范圍試驗，觀察效果。首先用比重為2.6g/cm3的RA系列超高強(qiáng)低水泥澆注料澆注3臺10噸熔爐爐爐頂周圍，即在熔鋁爐上頂周圍打制一個整體圈梁。圈梁內(nèi)徑為4500mm，高度為400mm，厚度為300mm。澆注體經(jīng)過烘烤之后投入使用，經(jīng)過一年的使用，1000多個熔次，化鋁11000多噸，爐頂周圍整體結(jié)構(gòu)基本完好，五大段松動脫落現(xiàn)象。但因圈梁下部爐墻燒嘴磚損壞，圓梁在使用一年之后打掉重新澆注。
由第一階段使用情況來看，爐體頂圈部位的使用壽命較以往砌磚的有較提高。達(dá)到了預(yù)想效果。
在第一階段工作經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)行了第二階段的擴(kuò)大試驗。除繼續(xù)使用RA超高強(qiáng)地水泥澆注料打制圓爐頂圈外，在3臺圓爐的爐門扒渣斜坡及各爐門等多處也用這種澆注料澆注成型。經(jīng)過一年的使用，各扒渣斜坡除表面磨損高度下降35mm外，其整體結(jié)構(gòu)完整，爐門拱、爐門基本完好。這期間，鑄棒生產(chǎn)9500噸，鑄軋板生產(chǎn)5000多噸，從制品的成份及組織結(jié)構(gòu)觀察，沒有發(fā)現(xiàn)異常。可以認(rèn)為這種耐火材料對鋁液沒有污染。
經(jīng)過第一階段、第二階段的實踐，后來，我們在全部爐子上全面推廣了采用RA澆注料澆注爐體有關(guān)部位，RA澆注料主要特點是抗渣侵蝕、不粘鋁、抗機(jī)械沖擊等，主要技術(shù)指標(biāo)見下表。用澆注料整體澆注了兩個圓爐爐蓋。該爐蓋在結(jié)構(gòu)上與磚砌爐蓋稍有不同，下層150mm厚輕質(zhì)保溫澆注料，并增加了兩周鋼結(jié)構(gòu)吊掛起預(yù)埋在澆注料中的吊掛磚，從而增強(qiáng)了爐蓋的整體強(qiáng)度。
RA系列超高強(qiáng)度低水泥澆注料技術(shù)指標(biāo)
到目前為止，該公司的3臺10噸圓爐除爐底部分磚砌外，爐墻、扒渣坡、爐門框、爐門、燒嘴磚等全部改為耐火澆注料整體澆注。一臺國外設(shè)計的25噸圓爐爐門及爐門拱在損壞后也已全部更換為RA澆注料整體澆注。所有爐蓋及包括大爐蓋及小爐蓋也都改成了澆注料整體澆注。整體澆注蓋使用壽命平均3~4年。
結(jié)論
磚砌熔爐爐因存在磚縫多。整體性差，強(qiáng)度低問題，使用過程中因無數(shù)次開合爐蓋急冷急熱和操作碰撞，致使?fàn)t子一些部位極易損壞。在鋁熔煉爐關(guān)鍵部位用RA超高強(qiáng)低水泥澆注料將爐體局部一次澆注成型，使這些關(guān)鍵部位強(qiáng)度得到提高，目前該公司熔爐路爐頂均采用耐火預(yù)制件從而大幅度提高了爐體的整體使用壽命、提高了使用效率、節(jié)約了能源。
