铝合金熔化炉作业时产生刚玉瘤是很普遍的现象,使用者往往在处理刚玉瘤问题上耗费时力。为避免刚玉瘤对熔化炉产生不良影响,所以我们对刚玉瘤进行成因分析。
铝合金中的鋁及合金元素会与耐火材料中的铁、锂、鉻等杂质发生化学反应。通过反应所形成的刚玉相最初形成于炉衬表面,但随着反应持续进行会逐步向熔化炉衬内部蔓延,并与耐火材料紧密结合在一起。这种不良反应会提高鋁液的流动性,使铝液更容易渗入熔化炉耐火材料中,从而加剧刚玉相的生成反应。并且镁鋁尖晶石形成过程伴有体积膨胀,会使炉衬表面剥落,进一步加剧侵蚀过程。
熔化炉铝液液面、熔池侧壁以及炉气交界处,铝液因接触空气而首先被氧化,形成蓬松物。同时由于炉衬中微小裂纹的存在,液面以下的鋁液在毛细管作用下沿炉墙向蓬松物内部渗透,再经氧化形成刚玉相。这个过程持续进行,刚玉相不断成长结瘤。极易粘附在炉墙上。这种结瘤如果仅仅粘附在炉衬表面则易清除,如果蔓延到熔化炉耐火材料内侧则很难清除。
如果熔化炉长期处于超产状态,熔化炉操作工时常将熔池气温设定值调高到1050℃甚至更高。刚玉留生长速度与温度有很大关系,会随着温度的提高而加速成长。
在铝合金熔化炉日常生产过程中,助溶剂和清渣剂对刚玉瘤形成也有促进作用。其中的钠、钾和氯元素与耐火材料发生化学反应,形成六氟酸钠和六氟酸钾或者氟硅酸钠,这个反应过程是一个体积膨胀过程。由于氟盐的熔点极低,刚玉瘤在铝合金熔化炉正常工作温度下加速对耐火材料渗透。