整體澆注冶金爐技術是用耐火澆注料在現(xiàn)場一次澆注成型爐體耐火材料的一種冶金爐砌筑方法。這種技術在國內外鋼鐵行業(yè)已被廣泛使用，許多鋼鐵行業(yè)的冶金爐都是整體或局部一次澆注成型的；國外資料上也有熔鋁爐爐體用耐火材料整體澆注的報道，據(jù)資料介紹，這種技術的特點在于其結構整體性好，無磚縫、整體強度高，因而爐體壽命較長，由于這些優(yōu)點，國內有色冶金行業(yè)也開始結合自己特點，在一些熔鋁爐上使用這種技術。
以某公司工業(yè)爐現(xiàn)狀為例
該公司是目前國內較大的鋁加工企業(yè)，現(xiàn)有10臺熔鋁爐，其中1臺25噸圓爐，6臺20噸熔鋁爐，3臺10噸熔鋁爐，并配有相應的靜置爐。熔鋁爐工作溫度最高達1200℃以上，靜置爐最高工作溫度達到1000℃。圓爐采用爐頂揭蓋加料，小爐為三個爐門人工扒渣，大爐為兩個爐門機械扒渣作業(yè)。原料為鋁錠、肥料鑄棒、廢料型材和鑄軋鋁卷等。每個靜置爐也有兩個爐門供扒渣和精煉操作。以往爐體都是用耐火磚砌筑成的，一些部位都很容易損壞，從而影響了爐體使用壽命和生產效率。比如圓爐爐頂圈部位，由于采用將爐蓋揭開從爐頂加料的方法，在加料過程中，經常會出現(xiàn)料斗和料本身磕碰圓爐頂周圈的情況。由于爐頂周圍是用粘土磚砌筑的，磚與磚之間粘結能力差，磕碰就會使其中某塊磚松動脫落，進而在爐門處出現(xiàn)缺口，如不及時修復，鋁水極易從此處跑出。類似會經常出問題并需經常修補的地方還有圓爐門拱、框、靜置爐門扒渣坡，另外磚砌爐蓋也存在嚴重的易損問題。爐蓋呈圓拱形，是用耐火拱腳磚和三種楔形磚一圈一圈砌成，爐蓋在操作過程中需要反復揭開，一年中要經歷幾千次急冷急熱過程。爐蓋的損壞是個別拱腳磚先剝落掉塊，接著是一周圈都剝落往下掉。磚砌爐蓋平均壽命最多兩年。
采用整體澆注耐火材料在熔煉爐上的實踐
由于該公司幾臺熔鋁爐都存在上述問題，嚴重影響了公司生產認為的完成。所以公司與鄭州駒達新材料科技有限公司進行探究，同時結合鋁熔鑄生產具體工藝，對熔鋁爐進行用耐火澆注料進行局部澆注爐體，以提高爐體整體使用壽命的技術改造。
全部工作分三個階段，第一階段是小范圍試驗，觀察效果，首先用比重為2.6g/cm3的RA系列超高強低水泥澆注料3臺10噸熔鋁爐爐頂周圈，即在熔鋁爐上頂周圍打制一個整體圈梁，圈梁內徑為4500mm，高度為400mm，厚度為300mm。澆注體經過烘烤之后投入使用，經過一年的使用，1000多個熔次，化鋁1100多噸，爐頂周圈整體結構基本完好，無大段松動脫落現(xiàn)象。但因圈梁下部爐墻燒嘴磚損壞，圈梁在使用一年之后打掉重新澆注。
由第一階段使用情況來看，爐體頂圈部位的使用壽命較以往砌磚的有較大提高。達到了預想效果。
在第一階段工作經驗的基礎上，2003年我們進行了第二階段的擴大試驗。除繼續(xù)使用RA超高強低水泥澆注料打制圓爐頂圈外，在3臺圓爐的爐門扒渣斜坡及各種爐門等多處也用這種澆注料澆注成型。經過一年的使用，各扒渣斜坡表面磨損高度下降35mm外，其整體結構完整，爐門拱頓、爐門基本完好。這期間，鑄棒生產9500噸，鑄軋板生產5000多噸，從制品的成份及組織結構觀察，沒有發(fā)現(xiàn)異常�？梢哉J為這種耐火材料對鋁液沒有污染。
經過第一階段、第二階段的實踐，2004年后，我們在全部爐子上全面推廣了采用RA澆注料澆注爐體有關部委，RA澆注料主要特點是抗渣侵蝕、不粘鋁、抗機械沖擊差，主要技術指標見下表，用澆注料整體澆注了兩個圈爐爐蓋。該爐蓋在結構上與磚砌筑該稍有不同，下層200mm厚，用比重2.6g/cm3的重質高強度澆注料，上側為150mm厚輕質保溫澆注料，并增加了兩周鋼結構吊掛起預埋在澆注料中的吊掛磚，從而增強了爐蓋的整體強度。
RA系列超高強度低水泥澆注料技術指標
到目前為止，該公司的3臺10噸圓爐除爐底部分磚砌外，爐墻、扒渣坡、爐門框、爐門、燒嘴磚等全部改為耐火澆注料整體澆注。一臺國外設計的25噸圓爐爐門及爐門拱在破損后也已全部更換為RA澆注料整體澆注。所有爐蓋及包括大爐蓋及小爐蓋也都改成了澆注料整體澆注。整體澆注爐蓋使用壽命平均3~4年。
結論
磚砌熔鋁爐因存在磚縫多。整體性差，強度低溫度，使用過程中因無數(shù)次開合爐蓋急冷急熱和操作碰撞，致使爐子一些部位極易損壞。在鋁熔煉爐關鍵部位強度得到提高，目前我公司熔鋁爐爐頂均采用耐火預制件從而大幅度提高了爐體的整體使用壽命，提高了使用效率，節(jié)約了能源。
