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白刚玉的生产工艺流程

发布日期:2017-06-05 作者:新密市正阳铸造材料厂 点击:

  白刚玉是以工业氧化铝粉为原料,经高温熔炼而成。呈白色,硬度比棕刚玉略高,韧性稍低。用其制作的磨具适用于高碳钢、高速钢和淬火钢等的磨削。也可研磨抛光材料,还可作精密铸造型砂、喷涂材料、化工触媒、特种陶瓷、高级耐火材料等。


  冶炼工艺:其冶炼工艺与棕刚玉大同小异,都是在电弧炉上进行,电弧炉有单相和三相之分,最常用的还是三相。电炉变压器容量在1000—10000千伏安。


  电弧炉炉体:生产工艺按炉体结构可分为三种:熔块炉、倾倒炉、流放炉。


  白刚玉炉的炉衬,不仅要有良好的绝热性能而且最好透气性要好,或者有专门的通气孔孔道,否则各种受热炉气会穿入熔液而后逸出,形成熔液”放炮”。


  白刚玉炉体分两种,一种是有衬,一般要求是烧结制品;另一种是无衬的,只有一个钢制的圆锥体。无炉衬的修筑简便,但热损失大,经测定无炉衬的热损失占产品能耗的24%以上。而有衬的热损失4%左右。


  1、电熔白刚玉的生产:电熔白刚玉是以工业氧化铝粉为原料,基本上是工业氧化铝粉熔化后冷却再结晶而成的白色熔块,电熔后的氧化铝的成分99%以上。原料工业氧化铝含量98.5%以上,冶炼过程虽然有排出杂质的过程,但排除有限。只是由于杂质熔点的不同,被富集在熔块的上部,冷却后,通过选料而除去,使产品氧化铝含量达99%以上。其杂质是少量的氧化钠、氧化硅和微量的氧化铁杂质。


  2、白刚玉冶炼工艺过程:1)开炉阶段:开炉前首先要做好开炉前的一切准备工作,即连接电极、调节电极长度。开炉时要摆放好起弧物,白刚玉起弧还有“纸筒法”、“碳棒法”、“木炭法”三种,然后送电起弧。当电极起弧后待电流升到负荷的20%---50%时,就可在弧光区加少量料压住弧光,待电流升到80%,就可以加料进入熔炼阶段。


  2)冶炼阶段:熔炼分为焖炉法(厚料层)和敞炉法(薄料层)。


  焖炉法特点是料层厚,在冶炼大部分时间内弧光完全被料层所覆盖。电炉容量大小不同,料层厚度有差异,变压器容量为1800—2500KVA的电炉,冶炼初期料层厚度一般在600—1000mm左右,中间一般采用间歇式加料,即哪里下沉就加到哪里,定期焖炉。后期料层逐渐减薄。


  敞炉法的特点是料层薄,弧光暴露在外的时间较长。熔炼期采取分批定期投料,料层厚度一般在300mm左右。


  这两种方法各有优缺点,敞炉法的刚玉质量较均匀,但耗电量较高,生产效率较低。 熔炼阶段约占全部冶 炼时间的80%以上,这个阶段使炉料熔化成液态,杂质进行还原,生成低熔点物质并和刚玉熔液分离。


  白刚玉冶炼采用薄料层时,经常跑弧光为主,料层厚度一般在150—200mm。它的优点是产品色泽较白,杂质β-Al2O3偏析较好。但热损失大,熔炼时间较长。厚料层熔炼中弧光被料层覆盖时间较长,只间断性跑弧光。这种工艺适用于大功率电炉,尤其是无炉衬电炉,其优点是热利用率高,熔炼时间短,便于机械加料。不足之处是产品色泽差,β-Al2O3偏析稍差。


  在熔炼中,应注意防止和消除各种反常现象,如串炉、放炮、抠炉衬等,促使铝氧粉较好、较快地熔化。


  熔炼期采用工作电压和额定功率输入,按正常速度投料,电炉处于最佳工作状态。最好有恒定功率的自动控制装置和定量给料设备。


  未熔化好的炉料可以做冶炼的回收料,但必须经过严格的磁选,因为白刚玉严禁含铁物质渗入炉料内。回收料的块度不宜过大,以10mm左右较好。回收料最好在熔炼中期加入。此时炉缸热量较大,回收料容易钝化。因为电弧受电磁力的作用,常常漂移在电极外侧,所以可将回收料加载电极外围。


  熔炼期的操作主要是观察料层的厚度和熔化面积。料层厚度和熔化面积可以用细铁棍插入探测。如果投料速度符合计算值,料层厚薄符合工艺规定,熔化面积扩大到炉壁,液面平稳,电流摆动幅度不大,标志熔炼操作正常。


  熔炼期需多长时间,决定于输入功率及炉缸大小。它有一条原则,即按工艺要求投完料为止,以充分发挥设备的生产能力。停止加料就是熔炼期结束。


  3)控制阶段:控制就是在一定的时期内,基本上停止加料,使熔化面积向外扩大。熔炼期如果炉况控制的好,熔液就缓慢上升,整个料面就均匀下降,料下得多,熔化就快,即可获得较好的效果。在此期间使用较低电压、最大功率、最大限度地提高液面温度,使液面形成“红盖”,此时可以结束控制。


  4)精炼阶段:精炼是最后一个阶段,目的是最后完成质量要求。尤其对刚玉色泽和β-Al2O3结晶偏析有决定性的影响。因此,要有充分的冶炼时间,使剩余的炉料尽量熔化和使其中的碳素挥发。原则上电炉表面全面红盖后,再熔炼20到30分钟为宜。


  除了有足够的时间外,还要是熔液有足够高的温度保持液面平稳而缓慢的冷却,以便于杂质偏析,应采用逐渐减小电流,缓慢停炉的方法。


  3、负荷控制:白刚玉冶炼的电流波动幅度不大的原因,一是原料较纯,粘度较小;二是无还原反应。要使熔液的电阻稳定,电流摆动不大,只要结合炉况按负荷曲线保证额定功率的输入即可,如出现反常现象可根据情况采取停电或其它应变措施如下:1)二次电压:白刚玉采用146伏,3000—4800A电流,这样可以提高熔化速度,获得较好的技术经济效果。


  2)采用优质和直径较小的电极:一般用φ200~250mm。


  3)电极与炉壁的距离较大:如1250KVA白刚玉炉边距为660mm左右。


  4)熔块炉炉缸较深,倾倒炉炉缸较浅5)注意炉底和炉衬材料:修砌白刚玉熔块炉炉底、炉圈和炉衬应采用石墨制品或经过烧成的优质碳素材料制品,否则容易引起严重的增碳。


  4、白刚玉的碎选:白刚玉浇水冷却的水要清洁,否则会影响刚玉的质量和色泽。


  白刚玉熔块上部一般为疏松多孔结构,杂质含量较高;中心和下部为致密的大块和颗粒状结构,杂质含量较低。刚玉块擂碎后,要经过外观进行人工分选。根据氧化铝的含量进行分级。


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