采用浇注料预制块制作铝液熔池的技术原理
发布日期： 2018-07-24 09:21:58 阅读量（440） 作者：预制熔池技术的原理是利用已经烘烤预收缩过的预制块，减少熔池的总体干燥收缩，并通过在后浇带中夹入耐火砖或小型预制块的方式，将不得不形成的后浇带干燥收缩，分散为若干条不会造成渗漏的细窄缝隙。而且后浇带尺寸较小，水分扩散距离较短，烘烤过程中不会发生爆裂问题。具体技术原理如下：
1)预制块由耐火浇注料浇注制作，并经过600℃以上温度烘烤，预制块的干燥收缩已经完成。预制块被砌筑以后，烘烤过程中，预制块只会随着温度上升发生热膨胀而不会发生干燥收缩，只有浇注在预制块之间的后浇带会发生干燥收缩;
2)后浇带虽然发生干燥收缩，但由于后浇带宽度只有100mm，产生的干燥收缩总量很小，预制块的热膨胀会弥合这种细微的收缩量，且热膨胀会形成压缩应力。另外，自流浇注料会填充进预制空隙的每一个角落，因此无需复杂的振动操作;
3)后浇带长度方向的累计干燥收缩较大，其量级应与整体浇注熔池的耐火浇注料的收缩等量。但当后浇带长度方向被耐火砖或小型预制块截断为若干段之后，后浇带的收缩裂纹被分解为若干条细小缝隙;
4)由于炉底绝大部分都是已经烘烤过的耐火预制块，后浇带的尺寸又比较小，因此烘炉时无需长时间小心谨慎，一般不会造成炉底爆裂问题;
5)根据炉型及尺寸，经过理论计算，将熔铝炉工作的等温曲线控制在工作层之内，合理化布置炉膛内铝熔体的温度分布。
以铝业炉用料RD-80AC为例，在800℃烧制冷却后，其总收缩线变化率是-0.2%，对于直径为3000mm的熔池来说，材料理论总收缩长度为6mm，也就是说，如果采取整体浇注的话，烘烤至800℃后，如果裂纹集中出现，则炉子烘烤冷却后可能会出现6mm宽的裂纹。即便采用底部分块浇注，比如分成3块，即每块长度1000mm，先浇注两端，后浇注中间，则可能将收缩缝分散为2条宽度为3mm的裂纹。考虑到浇注料的热膨胀系数为3×10-6，铝的熔点为660℃，则铝锭开始熔化时，浇注炉底的缝隙宽度可能 为(3000×3×10-6×660-3000×0.2%)/2= -0.03mm，依然无法消除渗铝的风险。
如果采用预制熔池，则不会出现此类问题。
首先，100mm宽的预留后浇带空间，浇注材料后，宽度方向上的收缩为100×0.2%=0.2mm，此收缩被分解为后浇带两侧的两条缝隙，每条缝隙的最大可能宽度为0.1mm。但预制块会受热膨胀，宽度800mm的预制块660℃热膨胀量大约为800×3×10-6×660=1.584mm(预制件热膨胀系数大约为3×10-6)，从数据上看，预制件的热膨胀不仅会抵消两侧后浇带收缩形成的收缩缝，而且还会因为热膨胀形成整体的压缩张力，确保不会有缝隙渗漏风险;在后浇带长度方向上，使用多个小预制块将3000mm长的预留空间间隔为多个小空间(比如6个，此时长度为500mm)，那么后浇带长度方向的收缩间隙为500×0.2%=1mm，而且被分段小预制块分解为2条缝隙，即缝隙宽度为0.5mm。考虑到500mm长后浇带受热后的热膨胀量为500×3×10-6×660=0.99mm，抵消两端的收缩缝，还有0.01/2=0.005mm缝隙。实际上，截断后浇带的小预制件或耐火砖的自身热膨胀完全抵消了这剩余的细微收缩缝，从而根本消除渗铝的情况。
预制熔池技术优点是：第一，由于采用预制块与浇注料后浇带砌筑熔池，既发挥了浇注料熔池长寿的优势，又彻底解决了熔池铝水渗漏的隐患;第二，由于预制件已经过烘烤脱水，后浇带尺寸又不大，水分扩散距离短，因此烘炉简单，不会出现整体浇注熔池烘炉爆裂问题;第三，避免了熔铝炉由于整体浇注而需要长时间烘烤，大大缩短了浇注周期。
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