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，并配有相應的靜置爐。熔鋁爐工作溫度最高達1200℃以上，靜置爐最高工作溫度達到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)常停下來修補爐頂周圍，嚴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，進而在爐門出出現(xiàn)缺口，如不及時修復，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，嚴重影響了公司生產(chǎn)任務的完成。所以該公司開始組織技術(shù)人員，與鄭州駒達新材料有限公司進行合作，同時結(jié)合鋁熔鑄生產(chǎn)具體工藝，對熔鋁爐進行用耐火澆注料進行局部澆注爐體，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。達到了預想效果。
在第一階段工作經(jīng)驗的基礎上，我們進行了第二階段的擴大試驗。除繼續(xù)使用RA超高強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�？梢哉J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、抗機械沖擊等，主要技術(shù)指標見下表。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)吊掛起預埋在澆注料中的吊掛磚，從而增強了爐蓋的整體強度。
RA系列超高強度低水泥澆注料技術(shù)指標
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，致使爐子一些部位極易損壞。在鋁熔煉爐關(guān)鍵部位用RA超高強低水泥澆注料將爐體局部一次澆注成型，使這些關(guān)鍵部位強度得到提高，目前該公司熔爐路爐頂均采用耐火預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。
