原生铝锭及废铝熔化与合金常用的熔炼炉多采用燃气或燃油的固定式或倾动式反射炉,也有采用电阻反射炉、感应坩埚炉的。
固定式铝熔炼反射炉和保温炉的结构如下:
熔炼炉内铝液和铝合金化的温度虽然只有700~800℃,但铝及其铝合金中的镁、硅和猛等元素化学活性高,很容易与耐火材料中一些组分反应,造成耐火材料损坏。
铝熔炼炉的侵蚀损坏机理主要是:
1. 铝液易渗入耐火材料。
2. 铝及其合金中的合金元素对一些氧化物具有很强的还原能力,而且所发生的氧化还原反应是强放热反应,其蒸汽比铝液更易渗入耐火材料,并且渗入耐火材料后随之又被氧化,最终导致耐火材料变质、结构疏松和损坏。
3. 在大型熔铝炉的熔炼过程中,由于不断添加铝锭及合金,铝锭及合金块对炉口、炉底及炉墙的撞击及磨损非常严重。
4. 铝锭及合金块的加入、铝液的流出、炉内温度的波动等,对耐火材料造成热震损坏。
因此,铝熔炼炉用耐火材料的性能要求和选择原则为:1.良好的化学稳定性和体积稳定性;2.材质组成合适,低SiO2或无SiO2,不易和铝(铝合金)液反应,不易产生炉瘤;3.不易被金属液润湿和渗透;4.耐急冷急热性能好,不易破损和剥落;5.较高的致密度,气孔率低,孔径分布合适;6.强度高,可抵抗机械外力冲击和熔体的冲刷。
铝熔炼反射炉接触铝液的炉衬,一般采用铝含量为80-85%的高铝砖砌筑,也可采用刚玉质耐火浇注料;熔炼高纯金属铝时,采用莫来石砖或者刚玉砖。在炉床斜坡和装废旧铝料等易侵蚀和磨损的部位,用碳化硅结合氮化硅砖。流铝槽和出铝口等部位,铝液冲刷严重,一般采用碳化硅砖或者碳化硅结合氮化硅砖,也有用锆英石砖做内衬。出铝口堵塞物,采用真空成型耐火纤维制品效果较好,不接触铝液的炉衬,一般采用高铝砖、高铝质浇注料、钢纤维浇注料及刚玉耐磨可塑料。流铝槽的内衬,一般采用碳化硅砖,也可以采用熔融石英浇注预制件。
随着熔铝炉的大型化、强化冶炼要求,抗铝渗透浇注料由于具有优良抗铝液及镁蒸汽的渗入性能,有较好的抗磨损和抗热冲击性能等得到了很好的应用,其指标如下: