熔炼炉✍️

熔炼炉是指熔化金属锭和一些废旧金属并加入必要的合金成分，经过扒渣、精炼等操作将它们熔炼成所需要的合金的设备。

分类

1、按加热能源分类

按加热能源不同，熔炼炉可分为以下两种：

(1)燃料加热式（包括天然气、液化石油气、煤气、柴油、重油、焦炭等），以燃料燃烧时产生的反应热能加热炉料。

(2)电加热式，由电阻元件通电产生热量或者将线圈通交流电产生交变磁场，以感应电流加热磁场中的炉料。

2、按加热方式分类

(1)直接加热方式

燃料燃烧时产生的热量或电阻元件产生的热量直接传给炉料的加热方式，称为直接加热方式。其优点是热效率高，炉子结构简单。缺点是燃烧产物中含有的有害杂质对炉料的质量会产生不利影响；炉料或覆盖剂挥发出的有害气体会腐蚀电阻元件，降低其使用寿命；燃料燃烧过程中，燃烧产物中过剩空气含量高，造成加热过程金属烧损大。

(2)间接加热方式

间接加热方式有两类。第一类是燃烧产物或通电的电阻元件不直接加热炉料，而是先加热辐射管等传热中介物，然后热量再以辐射和对流的方式传给炉料；第二类是将线圈通交流电产生交变磁场，以感应电流加热磁场中的炉料，感应线圈等加热元件与炉料之间被炉衬材料隔开。间接加热方式的优点是燃烧产物或电加热元件与炉料之间被隔开，相互之间不产生有害的影响，有利于保持和提高炉料的质量，减少金属烧损。感应加热方式对金属熔体还具有搅拌作用，可以加速金属熔化过程，缩短熔化时间，减少金属烧损。其缺点是热量不能直接传递给炉料，与直接加热方式相比，热效率低，炉子结构复杂。

3、按操作方式分类

(1)连续式炉

连续式炉的炉料从装料侧装入，在炉内按给定的温度曲线完成升温、保温等工序后，以一定速度连续地或按一定时间间隔从出料侧出来。连续式炉适合于生产品种少、批量大的产品。

(2)周期式炉

周期式炉的炉料按一定周期分批加入炉内，按给定的温度曲线完成升温、保温等工序后全部运出炉外。周期式炉适合于生产品种多、规格多的产品。

4、按炉内气氛分类

(1)无保护气体式

炉内气氛为空气或者是燃料自身燃烧气氛，多用于炉料表面在高温能生成致密的保护层，能防止高温时被剧烈氧化的产品。

(2)保护气体式

如果炉料氧化程度不易控制，通常把炉膛抽为低真空，向炉内通入氮、氢等保护气体，可防止炉料在高温时剧烈氧化。随着产品内外质量的要求不断提高，保护气体式炉的使用范围不断扩大。

性能要求

熔炼炉应尽量满足以下基本要求：

①熔化速度要快；

②熔池的表面积与熔池深度之比应尽可能小；

③熔池内金属温度要均匀；

④炉子的热效率要高；

⑤工艺操作方便，装炉及熔炼的所有工序应尽可能采用机械化、自动化方法操作；

⑥熔炉砌体的化学稳定性及各方面性能能保证熔体的质量。

工艺

为保证金属合金的铸锭质量，尽量延长熔炼炉的使用寿命，在实际生产过程中必须做好熔炼炉的各项准备工作，包括装炉、烘炉、洗炉、清炉、搅拌、扒渣和精炼作业。

1、装炉

熔炼时，装入炉料的顺序和方法关系到熔炼时间、金属烧损、能源消耗，还会影响熔体的质量和炉子的使用寿命。装炉的原则如下：

(1)装炉顺序应合理，要根据所加炉料的性质与状态，还要考虑物料的熔化速度；

(2)先装小块或薄块废料，铝锭和大块料装中间，最后装中间合金；

(3)熔点低、易氧化的中间合金装在下层，高熔点的中间合金装在最上面，炉内上部温度高有利于充分熔化和扩散，使中间合金分布均匀，有利于成分控制；

(4)所加炉料均匀分布在熔池中，同时熔化速度一致，防止偏重造成金属过热；

(5)炉料尽量一次入炉，多次添加会增加熔体的吸气量；

(6)电炉装料时应注意炉料最高点与炉顶加热器的安全距离，防止触电和损坏加热设施，必要时停电进行操作。

2、烘炉

凡是新修或中小修的炉子，在进行生产使用前需要进行烘炉，以便除去炉中的水分，不同的炉型采用不同的烘炉制度。一般烘炉时注意以下几点：

(1)确认炉门、链条、升降操作系统是否完好；

(2)检查确认天然气管路各焊接点、接口、阀门及助燃风、放散阀等所有部位是否有漏气现象，如有漏气应立即处理，处理完毕后，再次确认没有异常后，方可进行点火作业；

(3)建立和填写好启动炉的档案跟踪记录；

(4)严格按照烘炉制定的曲线和烘炉制度进行作业；

(5)注意观察炉底、炉腔及侧壁的温度变化并与升温曲线进行对比；

(6)禁止大火短时间升温和急速降温操作。

3、洗炉

洗炉的目的是将残留在熔池内各处的金属和炉渣清除炉外，以免污染另一种合金，确保新配合金的化学成分。对于新投入使用的炉子(新修、中修和大修)，通过洗炉清理出大量的非金属杂质。长期停歇的炉子，根据炉内清洁情况和要生产的合金牌号决定是否进行清洗，前一炉的合金元素为后一炉的杂质时，必须进行洗炉，杂质高的合金转换成纯度较高的合金时需要洗炉。

洗炉用料原则：生产高纯度或特殊合金转换时，必须用高纯原铝或铝锭，新炉开炉或一般合金转换时，可采用低品位或一级废料，洗炉后必须彻底放干炉料，洗炉时要配合进行搅拌作业，以保证洗炉的效果。洗炉用料原则：生严商纯度或特姝合盆转快时，必殒用呙纯原锚或锚铤，耕炉升炉或一般合金转换时，可采用低品位或一级废料，洗炉后必须彻底放干炉料，洗炉时要配合进行搅拌作业，以保证洗炉的效果。

4、清炉

清炉就是将炉内残存的结渣彻底清除炉外，以减少熔体被非金属夹杂物污染的机会，并保持炉子原来容积的工艺过程。根据生产工艺和设备的具体情况，可采用不同的清理办法和周期。清炉要注意以下几点：

(1)普通原铝液连续生产的炉型，每班进行一次清理，5~15炉次进行一次彻底清理；

(2)更换合金品种时，一般进行彻底清炉；

(3)清炉时，为了有效的清理出残渣，清炉前应均匀向炉内撒入清渣剂，并升高温度至800℃左右，利用扁铲或机械扒渣车对炉膛结渣进行彻底清理。

5、扒渣与搅拌

搅拌和扒渣的目的和作用：

(1)熔化过程中为了防止熔体过热损失，特别是燃气炉熔炼时，炉膛温度升温较快，容易产生局部过热，搅拌可以降低局部过热的现象。

(2)当炉料熔化后，要进行必要的搅拌，使熔池内各处的温度均匀升温，同时也有利于快速熔化。

(3)制备合金时，必须进行搅拌作业，确保合金辅料的均匀分布和溶解，减少化学元素的偏析缺陷。

(4)在取样之前，调整化学成分之后，都应进行搅拌，其目的是使合金成分均匀分布和熔体温度趋于一致。一些密度较大的金属元素容易沉淀，另外金属元素的加入不可能均匀，造成熔体出现局部或区域出现不均匀现象，搅拌不彻底，容易造成熔体换血元素不均匀。

(5)进行二次成分调整配料时，搅拌就更为重要。扒渣作业前，应先在熔体上均匀撒入粉状溶剂，使渣和金属有效分离，有利于扒渣，可以少带出金属，减少金属损失。扒渣时要求平稳，防止渣卷入熔体内，扒渣要彻底，浮渣的存在会增加熔体含气量，污染金属。

扒渣与搅拌作业是熔炼过程重要的两个过程。当炉料在熔炼炉内充分熔化，熔体温度达到熔炼温度时，即可进行搅拌和扒渣作业，扒出熔体表面的大量浮渣。

6、精炼

精炼的作用是从熔体中除去气体、夹杂物和有害元素，以获得高品质铝液的工艺方法和操作过程，称为精炼，也可以称为净化。精炼的方法通常分为：(1)炉内精炼和在线炉外精炼；(2)溶剂精炼和惰性气体精炼；(3)溶剂和惰性气体混合精炼法。

安全操作

1、开炉前要检查好电气设备、水冷却系统、感应器铜管等是否完好，否则禁止开炉。

2、炉膛熔损超过规定应及时修补。严禁在熔损过深埚内进行熔炼。

3、送电和开炉应有专人负责，送电后严禁接触感应器和电缆。当班者不得擅自离开岗位，要注意感应器和坩埚外部情况。

4、装料时，应检查炉料内有无易燃易爆等有害物品混入，如有应及时除去，严禁冷料和湿料直接加入钢液中，熔化液充满至上部后严禁大块料加入，以防结盖。

5、补炉和捣制坩埚时严禁铁屑、氧化铁混杂，捣制坩埚必须密实。

6、浇注场地及炉前地坑应无障碍物，无积水，以防钢水落地爆炸。

7、钢水不允许盛装得过满，手抬包浇注时，二人应配合一致，走路应平稳，不准急走急停，浇注后余钢要倒入指定地点，严禁乱倒。

8、中频发电机房内应保持清洁，严禁易燃易爆物品和其它杂物带进室内，室内禁止吸烟。

主要特点

熔炼炉其主要特点有：设备轻巧，加热速度快，效率高；特别省电，同负载用电比电子管高频机节省60%;具有过流、过压、过热等多种保护功能，操作简单，安装方便，适用于各种需对金属加热的场合。熔炼炉的特点如下：

（1）操作工艺简单、熔炼运行可靠

（2）金属成分均匀，材料好控制

（3）设备体积小、重量轻、效率高、耗电少

（4）炉子周围温度低、无烟尘少、作业环境好

（5）脉冲变压器采用灌胶封装，与外部完全隔离，耐压高，故障低。

（6）大控制柜结构，控制柜内通风和散热效果好。

（7）熔化升温快、炉温容易控制、生产效率高

（8）炉子利用率高、更换品种方便

（9）炉体可电动倾倒，便于出来，特别适合于浇铸。

（10）控制柜采用全数字电路控制，故障率低，调节方便。

（11）控制板上的插件采用镀金件，接触牢固，使用寿命长。

（12）控制板的连接件采用可拔插件，更换控制板非常方便。

（13）具有过流，过压，缺水等保护，带双闭环截流和截压。

（14）所有功率器件都留有两倍以上的欲量，以确保设备的长期稳定性。

参考资料