真空爐熔煉技術(shù)課件

第八章有色金屬熔煉技術(shù)8.1坩堝爐及感應(yīng)爐熔煉技術(shù)8.2反射爐熔煉技術(shù)8.3快速熔爐熔煉技術(shù)8.4真空爐熔煉技術(shù)8.5真空感應(yīng)電爐熔煉技術(shù)8.6真空電弧爐熔煉技術(shù)8.7電子束熔煉技術(shù)8.8等離子熔煉技術(shù)8.9電渣爐熔煉技術(shù)第八章有色金屬熔煉技術(shù)

8.1坩堝爐熔煉

坩堝材料：石墨、硅砂、鑄鐵、鋼板、剛玉、鉑金坩堝。加熱方式：電加熱—電阻加熱、感應(yīng)加熱；燃料加熱—固體：煤、焦炭等，液體：煤油、重油等，氣體：天然氣、煤氣等。傳熱方式：傳導(dǎo)傳熱為主。特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、投資靈活、生產(chǎn)靈活性大、熱效率低、升溫慢、溫度低、污染大。多用于廠、實(shí)驗(yàn)室、試制新產(chǎn)品、生產(chǎn)中間合金。

8.1坩堝爐熔煉

坩堝材料：石墨、硅砂、鑄鐵、鋼板、剛玉、真空井式坩堝爐，集控制系統(tǒng)與爐膛一體，其中爐膛保溫材料采體真空吸附成型，程控鑲嵌進(jìn)口電阻絲。超大口徑的石英爐腔和真空密封法蘭系統(tǒng)，可在流動(dòng)氣氛和真空狀態(tài)下快速加熱樣品。主要用于金屬、非金屬及化合物材料進(jìn)行燒結(jié)、融化、分析?？刂泼姘迮溆兄悄軠囟日{(diào)節(jié)儀，控制電源開關(guān)、主加熱工作/停止按鈕，以便隨時(shí)觀察。真空井式坩堝爐，集控制系統(tǒng)與爐膛一體，其中爐膛保溫材料采體真坩堝爐的技術(shù)參數(shù)工作溫度：≤1100℃最高溫度：1200℃控溫方式：智能化可編程控制升溫最快速率：20℃/min恒溫精度：±1℃爐門結(jié)構(gòu)：上開式工作電源：AC220V額定功率：3KW坩堝爐的技術(shù)參數(shù)

8.2反射爐熔煉技術(shù)

8.2.1火焰反射爐又稱角型爐，是目前生產(chǎn)Al及合金的主要爐型。加熱方式：以燃料（煤、重油、天然氣、煤氣、柴油等）在爐膛燃燒室燃燒產(chǎn)生的高溫火焰為主要熱源，在它從爐頭流向爐尾的時(shí)間里，以輻射（占總熱量的90～95%）和對(duì)流的方式傳給爐料。傳熱方式：輻射傳熱為主、對(duì)流為輔。一般用于Al及合金熔煉、紫銅熔煉，不用于黃銅熔煉（∵Zn損耗↑）。技術(shù)特點(diǎn)：加熱強(qiáng)度高，容量大，有利于氧化—還原精煉，但熱效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作條件差，爐氣難控制。

8.2反射爐熔煉技術(shù)

8.2.1火焰反射爐8.2.2電阻反射爐加熱方式：電阻發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱輻射。傳熱方式：輻射傳熱。發(fā)熱元件：合金：Ni—Cr高溫合金；非金屬：炭化硅棒。特點(diǎn)：溫度、氣氛易控制，金屬燒損↓，但加熱速度↓、熔煉溫度↓。一般用于輕合金（Al、Mg等）保溫。8.2.2電阻反射爐8.3快速熔爐熔煉技術(shù)一、豎爐熔煉技術(shù)特點(diǎn)快速、連續(xù)。特點(diǎn)：（1）爐料預(yù)熱，余熱利用率高。（2）強(qiáng)制對(duì)流傳熱，熱效率高，熔化速度快（為反射熔的10～20倍）。（3）由于快速熔化，爐內(nèi)氣氛可調(diào)，氧化吸氣量少。（4）由于連續(xù)、高速，生產(chǎn)效率高。8.3快速熔爐熔煉技術(shù)一、豎爐熔煉技術(shù)特點(diǎn)二、噴射式熔鋁爐熔煉技術(shù)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)：坩堝、水冷式感應(yīng)線圈。

工作原理：無(wú)芯感應(yīng)電爐相當(dāng)于一個(gè)空氣芯的變壓器，工作原理和變壓器相近。

爐內(nèi)熔體的運(yùn)動(dòng)：無(wú)芯感應(yīng)電爐在熔化過(guò)程中，爐內(nèi)金屬熔體受到圖示方向（由左手定則確定）的電磁斥力作用，產(chǎn)生如圖所示的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。這個(gè)力的方向不隨電流和磁場(chǎng)方向的變化而變化。二、噴射式熔鋁爐熔煉技術(shù)特點(diǎn)另外，爐內(nèi)金屬的運(yùn)動(dòng)上受金屬靜壓力、表面張力的作用下受坩堝阻力的作用，形成兩段攪拌的情況。中央液面會(huì)產(chǎn)生“駝峰”現(xiàn)象，使金屬液面易于氧化，并將夾渣帶入熔體內(nèi)部，甚至發(fā)生金屬噴濺。解決方法：①采用增加裝料量；②降低線圈高度；③增加坩堝高度；→利用靜液壓力抵消電磁攪拌力作用，使液面平穩(wěn)。另外，爐內(nèi)金屬的運(yùn)動(dòng)上受金屬靜壓力、表面張力的作用下受坩堝阻技術(shù)特點(diǎn)：（1）可達(dá)較高T熔=1600～1800℃；（2）熔化速度快；（3）攪拌作用強(qiáng)烈（與有芯感應(yīng)爐比較）；（4）不必起熔體，變料方便；（5）單位能耗比有芯的高；（6）原始功率因素低（cosφ=0.2～0.3），要配大量補(bǔ)償電容器。（→功率因素↑→電效率↑）技術(shù)特點(diǎn)：（1）可達(dá)較高T熔=1600～1800℃；（2）熔

8.4真空爐熔煉技術(shù)

一、概況真空環(huán)境中進(jìn)行加熱的設(shè)備。在金屬罩殼或石英玻璃罩密封的爐膛中用管道與高真空泵系統(tǒng)聯(lián)接。爐膛真空度可達(dá)133×(10-2～10-4)h。爐內(nèi)加熱系統(tǒng)可直接用電阻爐絲(如鎢絲)通電加熱，也可用高頻感應(yīng)加熱。最高溫度可達(dá)3000℃左右。主要用于陶瓷燒成、真空冶煉、電真空零件除氣、退火、金屬件的釬焊，以及陶瓷-金屬封接等。

8.4真空爐熔煉技術(shù)

一、概況二、構(gòu)造真空爐一般由爐膛、電熱裝置、密封爐殼、真空系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和控溫系統(tǒng)等組成。密封爐殼用碳鋼或不銹鋼焊成，可拆卸部件的接合面用真空密封材料密封。為防止?fàn)t殼受熱后變形和密封材料受熱變質(zhì)，爐殼一般用水冷或氣冷降溫。爐膛位于密封爐殼內(nèi)。二、構(gòu)造根據(jù)爐子用途,爐膛內(nèi)部裝有不同類型的加熱元件,如電阻、感應(yīng)線圈、電極和電子槍等。熔煉金屬的真空爐爐膛內(nèi)裝有坩堝，有的還裝有自動(dòng)澆注裝置和裝卸料的機(jī)械手等。真空系統(tǒng)主要由真空泵、真空閥門和真空計(jì)等組成。根據(jù)爐子用途,爐膛內(nèi)部裝有不同類型的加熱元件,如電阻、感應(yīng)線真空爐按加熱元件分為真空電阻爐、真空感應(yīng)爐、真空電弧爐、真空自耗電弧爐、電子束爐（又稱電子轟擊爐）和等離子爐等。真空爐按加熱元件分為真空電阻爐、真空感應(yīng)爐、真空電弧爐、真空8.5真空感應(yīng)電爐熔煉技術(shù)

8.6真空電弧爐熔煉技術(shù)真空感應(yīng)電爐熔煉技術(shù)；真空電弧爐熔煉技術(shù)是利用電磁感應(yīng)和電流熱效應(yīng)原理，將電能轉(zhuǎn)換成熱能并由爐料自身發(fā)熱熔煉的。8.5真空感應(yīng)電爐熔煉技術(shù)

8.6真空電弧爐熔煉技術(shù)真空感應(yīng)結(jié)構(gòu)：爐體、水冷或風(fēng)冷系統(tǒng)、電氣設(shè)備、傾爐裝置爐體：①感應(yīng)器—熔溝樣板、水冷套、線圈、鐵芯；②爐身—爐膛：鋼板外殼＋內(nèi)襯石棉板＋耐火磚，爐底石：石英砂＋水玻璃。工作原理：工作原理和變壓器相近，即它是利用電磁感應(yīng)和電流的熱效應(yīng)原理工作的。結(jié)構(gòu)：爐體、水冷或風(fēng)冷系統(tǒng)、電氣設(shè)備、傾爐裝置爐子的感應(yīng)線圈相當(dāng)于變壓器的一次繞組，爐子里的熔溝樣板相當(dāng)于變壓器的二次繞組。當(dāng)感應(yīng)線圈通入交變電流時(shí)，在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，處于磁場(chǎng)中的熔溝金屬因此產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。熔溝內(nèi)的金屬相當(dāng)于閉合線圈，于是產(chǎn)生感應(yīng)電流。由于電阻的作用，感應(yīng)電流流動(dòng)時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，自熱升溫、熔化金屬。爐子的感應(yīng)線圈相當(dāng)于變壓器的一次繞組，爐子里的熔溝樣板相當(dāng)于熔體所受作用力：①電磁斥力作用：產(chǎn)生離心力（異向相斥）；②壓縮應(yīng)力作用：力圖縮小斷面積（同向相吸）；③渦流效應(yīng)：熔溝內(nèi)金屬擠向熔池；④重力和浮力作用：產(chǎn)生自然對(duì)流?！a(chǎn)生紊流，對(duì)爐子的熱交換、爐子的效率、合金成份的均勻性以及爐子壽命等均有重要影響。熔體所受作用力：①電磁斥力作用：產(chǎn)生離心力（異向相斥）；②壓熔體的運(yùn)動(dòng)有利于：①攪拌作用→均勻成份；②熱交換作用→均勻溫度。但熔溝結(jié)構(gòu)對(duì)稱，兩側(cè)作用力相互抵消，不利于：熱交換→熔溝底部死區(qū)→T↑→η↓、靜壓↑→滲透漏銅?？刹捎玫拇胧海?）非對(duì)稱的橢圓形變斷面結(jié)構(gòu)；（2）多相雙熔溝并立結(jié)構(gòu)?！谌蹨咸幮纬蓡蜗蛄鲃?dòng)，有利于熔體的熱交換。熔體的運(yùn)動(dòng)有利于：①攪拌作用→均勻成份；②熱交換作用→均勻溫有芯工頻感應(yīng)爐的技術(shù)特點(diǎn)：（1）熔煉溫度比無(wú)芯的低，多用于Cu及Cu合金；（2）屬于大電流，低電壓設(shè)備；（3）電氣設(shè)備較少，熱效率較高；（4）熔煉時(shí)氧化、吸氣量少。有芯工頻感應(yīng)爐的技術(shù)特點(diǎn)：（1）熔煉溫度比無(wú)芯的低，多用于C8.7電子束熔煉技術(shù)結(jié)構(gòu)：坩堝、水冷式感應(yīng)線圈。工作原理：無(wú)芯感應(yīng)電爐相當(dāng)于一個(gè)空氣芯的變壓器，工作原理和變壓器相近。爐內(nèi)熔體的運(yùn)動(dòng)：無(wú)芯感應(yīng)電爐在熔化過(guò)程中，爐內(nèi)金屬熔體受到圖示方向（由左手定則確定）的電磁斥力作用，產(chǎn)生如圖所示的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。這個(gè)力的方向不隨電流和磁場(chǎng)方向的變化而變化。8.7電子束熔煉技術(shù)結(jié)構(gòu)：坩堝、水冷式感應(yīng)線圈。另外，爐內(nèi)金屬的運(yùn)動(dòng)上受金屬靜壓力、表面張力的作用下受坩堝阻力的作用，形成兩段攪拌的情況。中央液面會(huì)產(chǎn)生“駝峰”現(xiàn)象，使金屬液面易于氧化，并將夾渣帶入熔體內(nèi)部，甚至發(fā)生金屬噴濺。解決方法：①采用增加裝料量；②降低線圈高度；③增加坩堝高度；→利用靜液壓力抵消電磁攪拌力作用，使液面平穩(wěn)。另外，爐內(nèi)金屬的運(yùn)動(dòng)上受金屬靜壓力、表面張力的作用下受坩堝阻技術(shù)特點(diǎn)：（1）可達(dá)較高T熔=1600～1800℃；（2）熔化速度快；（3）攪拌作用強(qiáng)烈（與有芯感應(yīng)爐比較）；（4）不必起熔體，變料方便；（5）單位能耗比有芯的高；（6）原始功率因素低（cosφ=0.2～0.3），要配大量補(bǔ)償電容器。（→功率因素↑→電效率↑）技術(shù)特點(diǎn)：（1）可達(dá)較高T熔=1600～1800℃；（2）熔8.8等離子爐熔煉技術(shù)

8.9電渣爐熔煉技術(shù)一、等離子熔煉技術(shù)又稱角型爐，是目前生產(chǎn)Al及合金的主要爐型。

8.8等離子爐熔煉技術(shù)

8.9電渣爐熔煉技術(shù)一、等離子熔煉技加熱方式：以燃料（煤、重油、天然氣、煤氣、柴油等）在爐膛燃燒室燃燒產(chǎn)生的高溫火焰為主要熱源，在它從爐頭流向爐尾的時(shí)間里，以輻射（占總熱量的90～95%）和對(duì)流的方式傳給爐料。加熱方式：以燃料（煤、重油、天然氣、煤氣、柴油等）在爐膛燃燒傳熱方式：輻射傳熱為主、對(duì)流為輔。一般用于Al及合金熔煉、紫銅熔煉，不用于黃銅熔煉（∵Zn損耗↑）。技術(shù)特點(diǎn)