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熔煉爐
用于鋁合金冶煉的設(shè)備
熔煉爐是指熔化金屬錠和一些廢舊金屬并加入必要的合金成分，經(jīng)過扒渣、精煉等操作將它們?nèi)蹮挸伤枰暮辖鸬脑O(shè)備。
基本信息
| 中文名 | 熔煉爐 |
| 外文名 | smelting furnace |
| 作用 | 熔煉合金 |
| 設(shè)備特點(diǎn) | 電爐體積小，重量輕等 |
| 應(yīng)用 | 鋁合金冶煉等 |
| 學(xué)科 | 冶金過程 |
收起
分類
1、按加熱能源分類
按加熱能源不同，熔煉爐可分為以下兩種：
2、按加熱方式分類
(1)直接加熱方式
燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量或電阻元件產(chǎn)生的熱量直接傳給爐料的加熱方式，稱為直接加熱方式。其優(yōu)點(diǎn)是熱效率高，爐子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是燃燒產(chǎn)物中含有的有害雜質(zhì)對(duì)爐料的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生不利影響；爐料或覆蓋劑揮發(fā)出的有害氣體會(huì)腐蝕電阻元件，降低其使用壽命；燃料燃燒過程中，燃燒產(chǎn)物中過剩空氣含量高，造成加熱過程金屬燒損大。
(2)間接加熱方式
間接加熱方式有兩類。第一類是燃燒產(chǎn)物或通電的電阻元件不直接加熱爐料，而是先加熱輻射管等傳熱中介物，然后熱量再以輻射和對(duì)流的方式傳給爐料；第二類是將線圈通交流電產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，以感應(yīng)電流加熱磁場(chǎng)中的爐料，感應(yīng)線圈等加熱元件與爐料之間被爐襯材料隔開。間接加熱方式的優(yōu)點(diǎn)是燃燒產(chǎn)物或電加熱元件與爐料之間被隔開，相互之間不產(chǎn)生有害的影響，有利于保持和提高爐料的質(zhì)量，減少金屬燒損。感應(yīng)加熱方式對(duì)金屬熔體還具有攪拌作用，可以加速金屬熔化過程，縮短熔化時(shí)間，減少金屬燒損。其缺點(diǎn)是熱量不能直接傳遞給爐料，與直接加熱方式相比，熱效率低，爐子結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
3、按操作方式分類
(1)連續(xù)式爐
連續(xù)式爐的爐料從裝料側(cè)裝入，在爐內(nèi)按給定的溫度曲線完成升溫、保溫等工序后，以一定速度連續(xù)地或按一定時(shí)間間隔從出料側(cè)出來。連續(xù)式爐適合于生產(chǎn)品種少、批量大的產(chǎn)品。
(2)周期式爐
周期式爐的爐料按一定周期分批加入爐內(nèi)，按給定的溫度曲線完成升溫、保溫等工序后全部運(yùn)出爐外。周期式爐適合于生產(chǎn)品種多、規(guī)格多的產(chǎn)品。
4、按爐內(nèi)氣氛分類
(1)無保護(hù)氣體式
(2)保護(hù)氣體式
如果爐料氧化程度不易控制，通常把爐膛抽為低真空，向爐內(nèi)通入氮、氫等保護(hù)氣體，可防止?fàn)t料在高溫時(shí)劇烈氧化。隨著產(chǎn)品內(nèi)外質(zhì)量的要求不斷提高，保護(hù)氣體式爐的使用范圍不斷擴(kuò)大。
性能要求
熔煉爐應(yīng)盡量滿足以下基本要求：
②熔池的表面積與熔池深度之比應(yīng)盡可能小；
③熔池內(nèi)金屬溫度要均勻；
④爐子的熱效率要高；
⑤工藝操作方便，裝爐及熔煉的所有工序應(yīng)盡可能采用機(jī)械化、自動(dòng)化方法操作；
⑥熔爐砌體的化學(xué)穩(wěn)定性及各方面性能能保證熔體的質(zhì)量。
工藝
為保證金屬合金的鑄錠質(zhì)量，盡量延長(zhǎng)熔煉爐的使用壽命，在實(shí)際生產(chǎn)過程中必須做好熔煉爐的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，包括裝爐、烘爐、洗爐、清爐、攪拌、扒渣和精煉作業(yè)。
1、裝爐
熔煉時(shí)，裝入爐料的順序和方法關(guān)系到熔煉時(shí)間、金屬燒損、能源消耗，還會(huì)影響熔體的質(zhì)量和爐子的使用壽命。裝爐的原則如下：
(1)裝爐順序應(yīng)合理，要根據(jù)所加爐料的性質(zhì)與狀態(tài)，還要考慮物料的熔化速度；
(3)熔點(diǎn)低、易氧化的中間合金裝在下層，高熔點(diǎn)的中間合金裝在最上面，爐內(nèi)上部溫度高有利于充分熔化和擴(kuò)散，使中間合金分布均勻，有利于成分控制；
(4)所加爐料均勻分布在熔池中，同時(shí)熔化速度一致，防止偏重造成金屬過熱；
(5)爐料盡量一次入爐，多次添加會(huì)增加熔體的吸氣量；
2、烘爐
凡是新修或中小修的爐子，在進(jìn)行生產(chǎn)使用前需要進(jìn)行烘爐，以便除去爐中的水分，不同的爐型采用不同的烘爐制度。一般烘爐時(shí)注意以下幾點(diǎn)：
(1)確認(rèn)爐門、鏈條、升降操作系統(tǒng)是否完好；
(2)檢查確認(rèn)天然氣管路各焊接點(diǎn)、接口、閥門及助燃風(fēng)、放散閥等所有部位是否有漏氣現(xiàn)象，如有漏氣應(yīng)立即處理，處理完畢后，再次確認(rèn)沒有異常后，方可進(jìn)行點(diǎn)火作業(yè)；
(3)建立和填寫好啟動(dòng)爐的檔案跟蹤記錄；
(4)嚴(yán)格按照烘爐制定的曲線和烘爐制度進(jìn)行作業(yè)；
(6)禁止大火短時(shí)間升溫和急速降溫操作。
3、洗爐
洗爐的目的是將殘留在熔池內(nèi)各處的金屬和爐渣清除爐外，以免污染另一種合金，確保新配合金的化學(xué)成分。對(duì)于新投入使用的爐子(新修、中修和大修)，通過洗爐清理出大量的非金屬雜質(zhì)。長(zhǎng)期停歇的爐子，根據(jù)爐內(nèi)清潔情況和要生產(chǎn)的合金牌號(hào)決定是否進(jìn)行清洗，前一爐的合金元素為后一爐的雜質(zhì)時(shí)，必須進(jìn)行洗爐，雜質(zhì)高的合金轉(zhuǎn)換成純度較高的合金時(shí)需要洗爐。
洗爐用料原則：生產(chǎn)高純度或特殊合金轉(zhuǎn)換時(shí)，必須用高純原鋁或鋁錠，新爐開爐或一般合金轉(zhuǎn)換時(shí)，可采用低品位或一級(jí)廢料，洗爐后必須徹底放干爐料，洗爐時(shí)要配合進(jìn)行攪拌作業(yè)，以保證洗爐的效果。洗爐用料原則：生嚴(yán)商純度或特姝合盆轉(zhuǎn)快時(shí)，必殞用咼純?cè)^或錨鋌，耕爐升爐或一般合金轉(zhuǎn)換時(shí)，可采用低品位或一級(jí)廢料，洗爐后必須徹底放干爐料，洗爐時(shí)要配合進(jìn)行攪拌作業(yè)，以保證洗爐的效果。
4、清爐
清爐就是將爐內(nèi)殘存的結(jié)渣徹底清除爐外，以減少熔體被非金屬夾雜物污染的機(jī)會(huì)，并保持爐子原來容積的工藝過程。根據(jù)生產(chǎn)工藝和設(shè)備的具體情況，可采用不同的清理辦法和周期。清爐要注意以下幾點(diǎn)：
(1)普通原鋁液連續(xù)生產(chǎn)的爐型，每班進(jìn)行一次清理，5~15爐次進(jìn)行一次徹底清理；
(2)更換合金品種時(shí)，一般進(jìn)行徹底清爐；
(3)清爐時(shí)，為了有效的清理出殘?jiān)鍫t前應(yīng)均勻向爐內(nèi)撒入清渣劑，并升高溫度至800℃左右，利用扁鏟或機(jī)械扒渣車對(duì)爐膛結(jié)渣進(jìn)行徹底清理。
5、扒渣與攪拌
攪拌和扒渣的目的和作用：
(2)當(dāng)爐料熔化后，要進(jìn)行必要的攪拌，使熔池內(nèi)各處的溫度均勻升溫，同時(shí)也有利于快速熔化。
(3)制備合金時(shí)，必須進(jìn)行攪拌作業(yè)，確保合金輔料的均勻分布和溶解，減少化學(xué)元素的偏析缺陷。
(4)在取樣之前，調(diào)整化學(xué)成分之后，都應(yīng)進(jìn)行攪拌，其目的是使合金成分均勻分布和熔體溫度趨于一致。一些密度較大的金屬元素容易沉淀，另外金屬元素的加入不可能均勻，造成熔體出現(xiàn)局部或區(qū)域出現(xiàn)不均勻現(xiàn)象，攪拌不徹底，容易造成熔體換血元素不均勻。
(5)進(jìn)行二次成分調(diào)整配料時(shí)，攪拌就更為重要。扒渣作業(yè)前，應(yīng)先在熔體上均勻撒入粉狀溶劑，使渣和金屬有效分離，有利于扒渣，可以少帶出金屬，減少金屬損失。扒渣時(shí)要求平穩(wěn)，防止渣卷入熔體內(nèi)，扒渣要徹底，浮渣的存在會(huì)增加熔體含氣量，污染金屬。
扒渣與攪拌作業(yè)是熔煉過程重要的兩個(gè)過程。當(dāng)爐料在熔煉爐內(nèi)充分熔化，熔體溫度達(dá)到熔煉溫度時(shí)，即可進(jìn)行攪拌和扒渣作業(yè)，扒出熔體表面的大量浮渣。
6、精煉
精煉的作用是從熔體中除去氣體、夾雜物和有害元素，以獲得高品質(zhì)鋁液的工藝方法和操作過程，稱為精煉，也可以稱為凈化。精煉的方法通常分為：(1)爐內(nèi)精煉和在線爐外精煉；(2)溶劑精煉和惰性氣體精煉；(3)溶劑和惰性氣體混合精煉法。
安全操作
3、送電和開爐應(yīng)有專人負(fù)責(zé)，送電后嚴(yán)禁接觸感應(yīng)器和電纜。當(dāng)班者不得擅自離開崗位，要注意感應(yīng)器和坩堝外部情況。
4、裝料時(shí)，應(yīng)檢查爐料內(nèi)有無易燃易爆等有害物品混入，如有應(yīng)及時(shí)除去，嚴(yán)禁冷料和濕料直接加入鋼液中，熔化液充滿至上部后嚴(yán)禁大塊料加入，以防結(jié)蓋。
6、澆注場(chǎng)地及爐前地坑應(yīng)無障礙物，無積水，以防鋼水落地爆炸。
7、鋼水不允許盛裝得過滿，手抬包澆注時(shí)，二人應(yīng)配合一致，走路應(yīng)平穩(wěn)，不準(zhǔn)急走急停，澆注后余鋼要倒入指定地點(diǎn)，嚴(yán)禁亂倒。
主要特點(diǎn)
熔煉爐其主要特點(diǎn)有：設(shè)備輕巧，加熱速度快，效率高；特別省電，同負(fù)載用電比電子管高頻機(jī)節(jié)省60%;具有過流、過壓、過熱等多種保護(hù)功能，操作簡(jiǎn)單，安裝方便，適用于各種需對(duì)金屬加熱的場(chǎng)合。熔煉爐的特點(diǎn)如下：
（1）操作工藝簡(jiǎn)單、熔煉運(yùn)行可靠
（2）金屬成分均勻，材料好控制
（3）設(shè)備體積小、重量輕、效率高、耗電少
（4）爐子周圍溫度低、無煙塵少、作業(yè)環(huán)境好
（6）大控制柜結(jié)構(gòu)，控制柜內(nèi)通風(fēng)和散熱效果好。
（7）熔化升溫快、爐溫容易控制、生產(chǎn)效率高
（8）爐子利用率高、更換品種方便
（9）爐體可電動(dòng)傾倒，便于出來，特別適合于澆鑄。
（10）控制柜采用全數(shù)字電路控制，故障率低，調(diào)節(jié)方便。
（11）控制板上的插件采用鍍金件，接觸牢固，使用壽命長(zhǎng)。
（12）控制板的連接件采用可拔插件，更換控制板非常方便。
（13）具有過流，過壓，缺水等保護(hù)，帶雙閉環(huán)截流和截壓。
（14）所有功率器件都留有兩倍以上的欲量，以確保設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
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