坩堝熔煉的特點與高效操作

1、坩堝熔煉的特點與高效操作坩堝熔煉的特點與高效操作修毓平摘要介紹了目前主要應用于有色合金的坩堝爐熔煉的特點和發(fā)展概況，對國內外在坩堝熔煉高效操作方面的經驗進行了分析和評述。關鍵詞：坩堝爐熔煉有色合金TheTheFeaturesFeaturesHighHighEfficientEfficientProcessingProcessingofofCrucibleCrucibleMeltingMeltingXiuYuping(GuangzhouX

2、indaCastEquipmentFacty)ABSTRACTInthispaperthefeaturesdevelopmentofcruciblefurnacemeltingmainlyusedfnonferrousalloyshavebeenintroducedbriefly.Thedomesticoverseasexperiencesonthehighefficientprocessinghavebeenremarked.KeyW

3、ds:CrucibleFurnaceMeltingNonferrousAlloys1坩堝熔煉的優(yōu)點坩堝熔煉的優(yōu)點16世紀中葉，陶瓷業(yè)者及煉金術士利用粘土制造坩堝，開始使用時先以慢火預熱使水氣蒸發(fā)，然后以猛火加熱坩堝至金屬熔化所需的溫度。至18世紀末期，開始生產石墨質坩堝，但因成形技術落后，故與現(xiàn)代標準相比，壽命仍嫌太短。1820年，美國的JOSEPH開發(fā)了一種坩堝，采用天然石墨和耐火粘土，因石墨導熱性好且化學性能穩(wěn)定，耐火力強，故坩堝壽

4、命大大提高。從早期耐高溫石墨坩堝逐步發(fā)展到超級超強坩堝，直到當今的高級碳化硅石墨坩堝，人類走過了一段漫長的歷史過程。與此同時，隨著耐熱耐蝕鑄鐵材質的進步和表面涂層防止?jié)B鐵技術的發(fā)展，合金鑄鐵坩堝亦在近幾十年獲得廣泛的應用。特別是有色金屬熔煉領域，采用石墨或鑄鐵坩堝的熔爐占有很大的比例。這主要得益于坩堝熔煉的一系列優(yōu)點。(1)燒損少因被熔化的金屬與火焰隔離，且從坩堝底部加熱，充分利用了熱對流作用，有利于爐料成分和溫度的均勻，避免局部高溫，

5、使貴重合金元素的氧化燒損及高溫揮發(fā)減少。一般坩堝爐的金屬燒損僅為1%～2%，而無坩堝爐高達5%～25%。(2)冶金質量高由于坩堝使火焰及燃燒產物與金屬隔離，大大減少了氧化性氣體對每次用勺子自坩堝內取出液體送入鑄模，具有自動點火(指燃油)，自動溫控等功能，故生產成本較手工控制減少30%。電熱坩堝爐主要用于保溫，其熔解能力有限，往往因設計上的缺點使電熱體過早失效，導致輸入動力損失近三分之一，而且更換電熱體頻繁，費時費工，影響生產。(3)傾倒

6、式坩堝爐(如圖2)圖2傾倒式坩堝爐Fig1Drawingcruciblefurnace一般容量(鋁)200～1600kg，用于單一合金生產且出湯量較大時。金屬自熔爐傾倒進包內，然后倒入保溫爐或鑄模中。未改良的爐體傾倒機構是繞中央支軸旋轉，缺點是出水口位置不能定點出料。后來開發(fā)了一種邊緣支點式傾斜爐，其最新設計是裝有兩個油壓缸，可嚴格控制傾倒的流量和保證液流的平穩(wěn)。若爐體損壞時，可吊起更換一備用爐體，30min即可恢復作業(yè)。相對于傳統(tǒng)的窄

7、而高的坩堝，目前又發(fā)展了矮而闊的盆型坩堝，便于加入大型金屬廢料。表面上看，盆型的受熱面積較小，金屬表露面積較大，熱損失較大。其實，它有利于坩堝上緣部分金屬的預熱，使熔解速度比老式爐提高30%左右。此外，老式爐為了防止上下溫差過大導致坩堝損壞，一般用人工操作的低壓燃燒器緩慢加熱至設定的溫度，而用盆型坩堝因上下溫差小，采用控制盒自動控制式燃燒器，無須先緩慢加熱，減少預熱時間，當達到設定溫度時，可自動關閉燃燒機，既防止過熱又節(jié)省燃油。(4)沉

8、浸式坩堝爐(如圖3)是最新式爐。采用一般爐之逆向設計，將燃燒器火焰直接噴入坩堝內，而金屬置于坩堝外壁和耐火爐襯之間。選用特殊強力短火焰燃燒機可保證火力充滿坩堝，其排放的燃氣被引出預熱爐料。滿負荷時熱效率高達40%，燒損率僅1%～2%，綜合效益遠高于一般開放式火焰爐或保溫爐。目前有4種標準，可用于熔化、保溫及大容量爐，熔化率為300～1000kgh。該爐結構緊湊，與鑄機匹配協(xié)調方便。由于熱源在爐中心部，故工作環(huán)境溫度較低，坩堝伸入金屬液底