《铝合金熔铸加工技术原理》（六）熔炼设备

《铝合金熔铸加工技术原理》（六）熔炼设备六、铝合金熔炼设备及特点1、铝合金熔炼特点在铝合金的熔炼过程中必须有足够的温度和热量以保证金属及合金元素的充分熔化和溶解。温度越高、熔化速度越快。同时，金属与炉气、炉衬之间的相互作用时间也短。因此，在操作时要求尽量高温快速熔化。快速熔化可缩短熔化时间、在提高生产率、保证熔体质量上都是有利的。但是，另一方面，高温容易产生铝熔体过热，特别是火焰反射炉，火焰直接接触炉料，很强的热气流作用于熔融或半熔融状态金属上，最容易造成气体的侵入。同时，温度越高，金属与炉气或炉衬反应进行的越快，越完全，造成金属过多的损失和熔体质量的降低。所以，要求炉温应根据熔炼过程的不同阶段进行控制，通常，在炉料熔化阶段，采用较高的温度使炉料快速熔化，在铝合金大部熔化后降低炉温，保持稳定，以利于精炼、搅拌、扒渣等各项工艺的操作。在有条件的情况下，应将铝合金熔化、保温静置工序分开，分别设置熔化系统，和保温系统，专业术语称为“熔炼1+1”。也有把熔炼、保温工序合在一起，在同一台熔化炉中进行操作。采用这种操作方法的炉子我们称为“熔保炉”。在实际生产中，熔炼温度的选择，理论上是根据不同合金的熔点温度来确定。纯金属只有一个熔点、而铝合金的熔化是一个温度区间，多数合金熔点温度范围是相当大的，在这个区间里金属处于半固体、半液体的半熔融状态。此时，长时间暴露于强热的炉气或火焰下，最容易吸收气体。熔炼温度一般选择高于液相线温度50～60℃为熔化温度，多数铝合金的熔炼温度在720～750℃。常用铝合金熔化温度区间参看表（22）保温炉的操作：在金属全部熔化后就应当及时地进行搅拌，搅拌的目的是；使熔体内的合金成分和温度均匀分布，有助于铝合金加速熔化。现在人工搅拌过程已由电磁搅拌替代。熔体经搅拌后合金成分和熔体温度趋于均匀后，即进行导炉，将熔化炉中的铝液通过放流口导入到保温炉内，然后进行保温炉操作；保温炉操作完成后即进入铸造工序。保温炉操作包括→加入镁锭→除氢→除渣精炼→扒渣覆盖→静置（15～30分）→熔体成分检查化验→调整合金成分→调整温度→合格的铝合金熔体→浇注准备；参看图10带透气砖的保温炉

-----炉中的铝液透气砖参数：透气砖气体流量45L/min.（每块）.介质：N2气.精炼时间：30分钟、静止：20分钟、透气砖材质：SiN+SiC、表（22）常用铝合金熔化温度区间合金品种熔

化

温

度

℃开始熔化（固相温度线）熔化完了（液相温度线）1xxx系2xxx系：2011

20123xxx系：

3A215xxx系：5A027xxx系：7A046436575155026436434766456386546596382、熔铝炉（熔化炉、保温炉）的选择在铝合金的熔炼中，熔炼炉是铝合金熔炼的主要设备，保温炉是实施合金化、精炼除气、除渣、控制浇温等工艺过程的专用设备。在有条件的情况下，应将铝合金熔化、保温静置工序分开，分别设置熔化系统和保温系统，组成一条完整的生产线，称为“熔炼1+1”。熔炼工艺对熔铝炉有如下要求；2.1.对熔化炉要求熔化速度快，生产率高，减少对金属熔体的损失和污染。有合理的镜面面积和熔池深度比，热效率高，节约能源。2.2.加热时炉体内部温度均匀；

对铝合金熔化炉；炉膛内最高温度≥1200℃，对保温炉；炉膛内最高温度≥900℃。控制系统先进可靠，使用方便、易于操作、能实现熔化+保温过程的自动控制。对于≥30吨的大型炉，应设有机械化加料系统。2.3.装料方便、灵活、能实现机械化装料及铝液的控制输出、便于使用和管理。炉衬耐火材料有很好的热稳定性和化学稳定性（Al2O3>75%、Fe2O3<0.5%、CaO<0.5%），极少增加熔体中的杂质含量，有较长的使用寿命（2～3年）。熔化炉，保温炉在结构上没有太大的区别，只是熔化炉加热系统功率更大一些，熔化炉炉温比保温炉炉温高300℃左右。3、熔化炉的形式和种类3.1.火焰反射炉：火焰反射炉有矩形炉（也称角型炉）、圆型炉，靠炉顶和火焰本身的热辐射和热空气对流来传热（对流效果小）。熔铝反射炉结构简单，外壳由12～16mmQ235B加筋钢板焊接而成。炉墙和顶部由保温隔热材料、高铝耐火材料砌筑、打结而成。主要零部件有：熔池、烟道、炉门、出铝口、通风及燃烧系统、液压倾动系统、电气和计算机控制系统。反射炉燃料可使用煤气、天然气、石油气、柴油来加热，老式的燃煤反射炉由于环保原因已被淘汰。火焰反射炉容量大，

目前国内最大的火焰反射炉可一次熔化80～100吨铝液，使用全固体炉料时；熔化率为12～15吨/h，燃气流量900～1100NM3/h。矩形反射炉热效率不高，近年来随着技术发展采用一些新技术，如使用储热式烧嘴、高速烧嘴、改善燃烧条件，增加对流传热作用，计算机燃烧过程控制等，使矩形炉热效率由28%提高到40～45%左右。而圆形炉热效率则达到50～55%。一般来说；铝合金熔炼炉容量大于30吨时，就应该设置机械加料系统，矩形炉由加料机从侧部加料、圆形炉则由天车从上部加料。圆形炉燃气烧嘴在炉体四周按切线方向分布，烟道也分布于炉体四周。烧嘴燃烧后热燃气流在圆形炉内形成旋转气流，直接加热炉料，增加了对流传导作用。对流作用大于矩形炉。炉内没有热气死角，受热均匀，热效率高，熔化速度快，与相同容积的矩形炉相比；熔化速度可提高20%，燃料消耗降低20%～24%。另外，圆形炉选择在炉顶部加料，由揭盖机、加料桶、天车构成三位一体的加料系统。可实现加料的机械化，缩短装料时间；实现熔炼全过程自动化控制，使熔炉始终处于最佳工作状态，并极大地减轻了操作工人的劳动强度。因此，许多铝加工企业在工厂设计时选择使用圆形熔化炉。3.2.电阻反射炉在实际生产中，电阻反射炉常用来作为生产高档铝合金的保温炉来使用，电阻反射炉结构简单，操作方便，电热效率高，连续生产时可达50～60%，炉子温度和气氛容易控制，金属熔体不受炉气的污染;含氢量≯0.65mL/100g,金属烧损在0.5～10%左右，铝液质量较好，能生产高品位铝合金。电阻炉的加热方式是，靠安装在炉顶的电阻发热元件产生的热量辐射加热炉料。电热体有金属和非金属两种，金属发软体为镍铬高温合金制成，非金属发软体用碳化硅棒作为发热元件。为了获得比较均匀的热分布，炉顶大多采用平行。平均负荷；每平方米炉顶面积功率为30～35KW、炉内温度一般不超过1000℃。做熔化炉时炉子容量不超过10吨；做保温炉时炉子容量不超过30吨，再大的容量是不经济的。所以，一般大规模生产，熔炼铝合金时，熔化炉不采用电阻加热，只做保温炉使用，效果较好。若铝液保温能力不够时，可多台配置。另外，电阻炉的缺点是在操作不当时，电加热元件受炉气、熔剂、飞溅铝液造成的元件短路及腐蚀，容易损坏。需要经常修理或更换电热元件，影响生产效率。正常使用时，电阻炉的炉龄一般为1.5～2.0年。3.3.工频感应炉工频感应炉一般用来生产铝中