无水泥浇注料在熔铝炉之应用

无水泥浇注料在熔铝炉之应用

添加时间:2017-05-19 00:16:32

随着低水泥浇注料与不沾铝添加剂之发展,越来越多的熔铝炉及保温炉炉衬采用不定型浇注料并且明显地改善了炉衬之耐蚀性能与不积渣性能。由于金属铝液的低粘度与高活性,目前所设计的低水泥浇注料的气孔孔径都很小,以防止铝液渗入耐材炉衬中。这种浇注料透气率较低,易爆炸;烘烤需要花费较长的时间;材料烘烤后的残余水份在使用过程中会增加铝汤中的[H]含量,导致浇铸件中产生缺陷。

 

为解决水泥浇注料现有的问题,凯得力耐火集团公司针对铝合金行业研发出一种新型无水泥浇注料,不但拥有与低水泥浇注料相当的性能,而且可以快速且安全烘烤,减少约50%的时间;减少铝汤增氢现象,提高铝汤质量。 

 

1. 自由水/结合水之比及烘烤速率比较

低水泥浇注料的键结是由水泥水合反应产生,材料中的毛细管被水合物填充,水合反应将自由水转变成水合物中的结晶水,因而低水泥浇注料中自由水比例较低。无水泥浇注料的键结是由不同超微高纯矿物粉遇水后相互间的表面反应形成,毛细管中仍然被自由水填充;这种结合键不是水合键,也不是有机化合键,不会形成结晶水合物,因而无水泥浇注料中自由水比例较高。  

表1 自由水与结合水含量(%)


从结果可以看出,无水泥结合试样中结合水比例低于低水泥试样,大部分水于20-110℃散逸,而且在110-400℃这个关键温度区域,散逸的水份也比低水泥试样少。

  

2.内部蒸汽压量测 

我们采用内部蒸汽压量测法测量了烘烤过程中无水泥和中水泥浇注料内部的蒸汽压。试样尺寸为30×30×12(厚)cm,采用辐射单向加热,保证热面温度为600℃,测量材料不同深度的温度和压力,装置如图1所示。

图1内部蒸汽压量测装置 


两个预制块的制备条件相同,以110℃/min的速率将预制块热面从室温加热到600℃后保持恒温。图5为测量结果,结果为相对压力,等于绝对压力与大气压之和。中水泥浇注料内最大蒸汽压为20.6bars(60mm/217℃),无水泥浇注料的最大蒸汽压为6.8bars(60mm/170℃)。
110-400℃间无水泥浇注料和水泥浇注料的机械强度相差不大,而蒸汽压却比水泥浇注料的蒸汽压低3倍,因此无水泥浇注料烘烤过程也更安全。

铝行业用无水泥浇注料性能

           
减少铝汤增氢现象

对于铝熔炼炉及保温炉,尤其是低压铸造炉,若炉衬选用低水泥浇注料,烘烤完成后仍有化学水残余,在后续使用过程中会分解出来,溶入铝汤造成增氢现象,导致浇铸件中产生缺陷,所以不希望炉衬中残余化学水过高。

无水泥浇注料中几乎不含化学水,而且大部分水在低温(20-110℃)烘烤阶段能全部散逸,炉衬中残余化学水相对低很多,能够大幅降低使用过程中铝汤增氢现象。

           
不“沾”铝效果

针对铝行业开发的无水泥浇注料同样具有不“沾”铝效果,我们比较了中水泥、低水泥和无水泥浇注料的不“沾”铝效果,结果为:中水泥<低水泥≤无水泥,如图2所示。

图2不同种浇注料不“沾”铝效果之比较


热震稳定性

通过气冷法(RIBBON TEST)比较了低水泥浇注料与无水泥浇注料的热震稳定性能,结果如表2所示。无水泥浇注料展现出较高的残余折断强度,说明该材料体积稳定,适用于冷热循环使用的部位。

表2 不同种浇注料热震稳定性能之比较

应用实例

目前无水泥浇注料已在反射炉、快速塔式炉、保温炉上得到应用,主要产品有ALKON® CAST NB 84QD和CALDE™ CAST NB 82QD。

结论

凯得力耐火集团开发出的新型无水泥浇注料,与目前的低水泥浇注料相比具有优异的性能:


    • -透气率高,自由水比例高,可更快速更安全烘烤,节约约50%烘烤时间,同时也节约了能源

    • -结晶水比例低,减少铝汤增氢现象

    • -不“沾”铝

    • -拥有与低水泥浇注料相当甚至更优异的物理性能





上一个:铸造行业中频炉应用案例

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