《鋁合金熔鑄加工技術(shù)原理》（六）熔煉設(shè)備

《鋁合金熔鑄加工技術(shù)原理》（六）熔煉設(shè)備六、鋁合金熔煉設(shè)備及特點(diǎn)1、鋁合金熔煉特點(diǎn)在鋁合金的熔煉過程中必須有足夠的溫度和熱量以保證金屬及合金元素的充分熔化和溶解。溫度越高、熔化速度越快。同時(shí)，金屬與爐氣、爐襯之間的相互作用時(shí)間也短。因此，在操作時(shí)要求盡量高溫快速熔化?？焖偃刍煽s短熔化時(shí)間、在提高生產(chǎn)率、保證熔體質(zhì)量上都是有利的。但是，另一方面，高溫容易產(chǎn)生鋁熔體過熱，特別是火焰反射爐，火焰直接接觸爐料，很強(qiáng)的熱氣流作用于熔融或半熔融狀態(tài)金屬上，最容易造成氣體的侵入。同時(shí)，溫度越高，金屬與爐氣或爐襯反應(yīng)進(jìn)行的越快，越完全，造成金屬過多的損失和熔體質(zhì)量的降低。所以，要求爐溫應(yīng)根據(jù)熔煉過程的不同階段進(jìn)行控制，通常，在爐料熔化階段，采用較高的溫度使?fàn)t料快速熔化，在鋁合金大部熔化后降低爐溫，保持穩(wěn)定，以利于精煉、攪拌、扒渣等各項(xiàng)工藝的操作。在有條件的情況下，應(yīng)將鋁合金熔化、保溫靜置工序分開，分別設(shè)置熔化系統(tǒng)，和保溫系統(tǒng)，專業(yè)術(shù)語(yǔ)稱為“熔煉1+1”。也有把熔煉、保溫工序合在一起，在同一臺(tái)熔化爐中進(jìn)行操作。采用這種操作方法的爐子我們稱為“熔保爐”。在實(shí)際生產(chǎn)中，熔煉溫度的選擇，理論上是根據(jù)不同合金的熔點(diǎn)溫度來(lái)確定。純金屬只有一個(gè)熔點(diǎn)、而鋁合金的熔化是一個(gè)溫度區(qū)間，多數(shù)合金熔點(diǎn)溫度范圍是相當(dāng)大的，在這個(gè)區(qū)間里金屬處于半固體、半液體的半熔融狀態(tài)。此時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間暴露于強(qiáng)熱的爐氣或火焰下，最容易吸收氣體。熔煉溫度一般選擇高于液相線溫度50～60℃為熔化溫度，多數(shù)鋁合金的熔煉溫度在720～750℃。常用鋁合金熔化溫度區(qū)間參看表（22）保溫爐的操作：在金屬全部熔化后就應(yīng)當(dāng)及時(shí)地進(jìn)行攪拌，攪拌的目的是；使熔體內(nèi)的合金成分和溫度均勻分布，有助于鋁合金加速熔化?，F(xiàn)在人工攪拌過程已由電磁攪拌替代。熔體經(jīng)攪拌后合金成分和熔體溫度趨于均勻后，即進(jìn)行導(dǎo)爐，將熔化爐中的鋁液通過放流口導(dǎo)入到保溫爐內(nèi)，然后進(jìn)行保溫爐操作；保溫爐操作完成后即進(jìn)入鑄造工序。保溫爐操作包括→加入鎂錠→除氫→除渣精煉→扒渣覆蓋→靜置（15～30分）→熔體成分檢查化驗(yàn)→調(diào)整合金成分→調(diào)整溫度→合格的鋁合金熔體→澆注準(zhǔn)備；參看圖10帶透氣磚的保溫爐

-----爐中的鋁液透氣磚參數(shù)：透氣磚氣體流量45L/min.（每塊）.介質(zhì)：N2氣.精煉時(shí)間：30分鐘、靜止：20分鐘、透氣磚材質(zhì)：SiN+SiC、表（22）常用鋁合金熔化溫度區(qū)間合金品種熔

化

溫

度

℃開始熔化（固相溫度線）熔化完了（液相溫度線）1xxx系2xxx系：2011

20123xxx系：

3A215xxx系：5A027xxx系：7A046436575155026436434766456386546596382、熔鋁爐（熔化爐、保溫爐）的選擇在鋁合金的熔煉中，熔煉爐是鋁合金熔煉的主要設(shè)備，保溫爐是實(shí)施合金化、精煉除氣、除渣、控制澆溫等工藝過程的專用設(shè)備。在有條件的情況下，應(yīng)將鋁合金熔化、保溫靜置工序分開，分別設(shè)置熔化系統(tǒng)和保溫系統(tǒng)，組成一條完整的生產(chǎn)線，稱為“熔煉1+1”。熔煉工藝對(duì)熔鋁爐有如下要求；2.1.對(duì)熔化爐要求熔化速度快，生產(chǎn)率高，減少對(duì)金屬熔體的損失和污染。有合理的鏡面面積和熔池深度比，熱效率高，節(jié)約能源。2.2.加熱時(shí)爐體內(nèi)部溫度均勻；

對(duì)鋁合金熔化爐；爐膛內(nèi)最高溫度≥1200℃，對(duì)保溫爐；爐膛內(nèi)最高溫度≥900℃?？刂葡到y(tǒng)先進(jìn)可靠，使用方便、易于操作、能實(shí)現(xiàn)熔化+保溫過程的自動(dòng)控制。對(duì)于≥30噸的大型爐，應(yīng)設(shè)有機(jī)械化加料系統(tǒng)。2.3.裝料方便、靈活、能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化裝料及鋁液的控制輸出、便于使用和管理。爐襯耐火材料有很好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性（Al2O3>75%、Fe2O3<0.5%、CaO<0.5%），極少增加熔體中的雜質(zhì)含量，有較長(zhǎng)的使用壽命（2～3年）。熔化爐，保溫爐在結(jié)構(gòu)上沒有太大的區(qū)別，只是熔化爐加熱系統(tǒng)功率更大一些，熔化爐爐溫比保溫爐爐溫高300℃左右。3、熔化爐的形式和種類3.1.火焰反射爐：火焰反射爐有矩形爐（也稱角型爐）、圓型爐，靠爐頂和火焰本身的熱輻射和熱空氣對(duì)流來(lái)傳熱（對(duì)流效果?。?。熔鋁反射爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外殼由12～16mmQ235B加筋鋼板焊接而成。爐墻和頂部由保溫隔熱材料、高鋁耐火材料砌筑、打結(jié)而成。主要零部件有：熔池、煙道、爐門、出鋁口、通風(fēng)及燃燒系統(tǒng)、液壓傾動(dòng)系統(tǒng)、電氣和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。反射爐燃料可使用煤氣、天然氣、石油氣、柴油來(lái)加熱，老式的燃煤反射爐由于環(huán)保原因已被淘汰。火焰反射爐容量大，

目前國(guó)內(nèi)最大的火焰反射爐可一次熔化80～100噸鋁液，使用全固體爐料時(shí)；熔化率為12～15噸/h，燃?xì)饬髁?00～1100NM3/h。矩形反射爐熱效率不高，近年來(lái)隨著技術(shù)發(fā)展采用一些新技術(shù)，如使用儲(chǔ)熱式燒嘴、高速燒嘴、改善燃燒條件，增加對(duì)流傳熱作用，計(jì)算機(jī)燃燒過程控制等，使矩形爐熱效率由28%提高到40～45%左右。而圓形爐熱效率則達(dá)到50～55%。一般來(lái)說(shuō)；鋁合金熔煉爐容量大于30噸時(shí)，就應(yīng)該設(shè)置機(jī)械加料系統(tǒng)，矩形爐由加料機(jī)從側(cè)部加料、圓形爐則由天車從上部加料。圓形爐燃?xì)鉄煸跔t體四周按切線方向分布，煙道也分布于爐體四周。燒嘴燃燒后熱燃?xì)饬髟趫A形爐內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)氣流，直接加熱爐料，增加了對(duì)流傳導(dǎo)作用。對(duì)流作用大于矩形爐。爐內(nèi)沒有熱氣死角，受熱均勻，熱效率高，熔化速度快，與相同容積的矩形爐相比；熔化速度可提高20%，燃料消耗降低20%～24%。另外，圓形爐選擇在爐頂部加料，由揭蓋機(jī)、加料桶、天車構(gòu)成三位一體的加料系統(tǒng)。可實(shí)現(xiàn)加料的機(jī)械化，縮短裝料時(shí)間；實(shí)現(xiàn)熔煉全過程自動(dòng)化控制，使熔爐始終處于最佳工作狀態(tài)，并極大地減輕了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。因此，許多鋁加工企業(yè)在工廠設(shè)計(jì)時(shí)選擇使用圓形熔化爐。3.2.電阻反射爐在實(shí)際生產(chǎn)中，電阻反射爐常用來(lái)作為生產(chǎn)高檔鋁合金的保溫爐來(lái)使用，電阻反射爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，電熱效率高，連續(xù)生產(chǎn)時(shí)可達(dá)50～60%，爐子溫度和氣氛容易控制，金屬熔體不受爐氣的污染;含氫量≯0.65mL/100g,金屬燒損在0.5～10%左右，鋁液質(zhì)量較好，能生產(chǎn)高品位鋁合金。電阻爐的加熱方式是，靠安裝在爐頂?shù)碾娮璋l(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量輻射加熱爐料。電熱體有金屬和非金屬兩種，金屬發(fā)軟體為鎳鉻高溫合金制成，非金屬發(fā)軟體用碳化硅棒作為發(fā)熱元件。為了獲得比較均勻的熱分布，爐頂大多采用平行。平均負(fù)荷；每平方米爐頂面積功率為30～35KW、爐內(nèi)溫度一般不超過1000℃。做熔化爐時(shí)爐子容量不超過10噸；做保溫爐時(shí)爐子容量不超過30噸，再大的容量是不經(jīng)濟(jì)的。所以，一般大規(guī)模生產(chǎn)，熔煉鋁合金時(shí)，熔化爐不采用電阻加熱，只做保溫爐使用，效果較好。若鋁液保溫能力不夠時(shí)，可多臺(tái)配置。另外，電阻爐的缺點(diǎn)是在操作不當(dāng)時(shí)，電加熱元件受爐氣、熔劑、飛濺鋁液造成的元件短路及腐蝕，容易損壞。需要經(jīng)常修理或更換電熱元件，影響生產(chǎn)效率。正常使用時(shí)，電阻爐的爐齡一般為1.5～2.0年。3.3.工頻感應(yīng)爐工頻感應(yīng)爐一般用來(lái)生產(chǎn)鋁中