国内熔模铸造模壳焙烧炉的应用现状与节能进展(简)

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1、国内熔模铸造型壳焙烧炉的应用现状及节能进展冯胜山（湖北工业大学机电研究设计院武汉430070）摘要:介绍了近年来国内熔模铸造型壳焙烧炉在加热方法、炉型结构、保温材料等方面的技术改进、创新及其节能效果，指出黑体炉衬材料与蓄热式高温空气燃烧技术相结合的加热炉是熔模铸造型壳焙烧炉的重点发展方向。关键词:型壳；焙烧；节能熔模铸造工艺中型壳焙烧的主要目的是：除去型壳中的水分、残余蜡料、盐分等挥发物，使型壳在浇注时具有良好透气性；使粘结剂、耐火材料等物质之间进行热物理化学反应，改变物相的组成与显微组织；建立高温强度，减少液态合金与型壳的温差，提高充型能

2、力。型壳焙烧是熔模铸造的主要工序之一，也是耗电最多的工序。型壳焙烧炉应满足如下要求：能源消耗量低；炉内温度分布均匀；型壳装炉、出炉方便；防腐性能好；电热元件维修方便；炉型适应性广，既适合小批量生产，也适合大批量生产。目前用来焙烧型壳的加热设备，按所用能源分类，有电炉、油炉、煤（煤气）炉；按炉型的结构分类，有箱式炉、台车炉、反射炉、棱式炉等。长期以来，国内精密铸造行业最常见的精铸型壳焙烧炉是箱式电阻炉。普通箱式电阻炉采用金属电阻丝加热，其优点是温度易于控制，但是存在如下弊端：(1)能耗大，生产效率低。箱式电阻炉每焙烧一炉需4～5h，耗电约30

3、0KW·h。(2)升温慢，难以与炼钢炉容量相匹配。若在焙烧过程中电炉丝烧断，则升温十分缓慢，每提高100℃约需1h左右，既浪费电力，又耽误时间。(3)装炉、出炉极为不便，操作笨重。(4)污染环境。箱式电阻炉由于没有烟巷和烟囱，型壳在型壳焙烧过程中由水分、硬化液以及粘附在型壳上的模料所产生的蒸气和酸性废气，只有通过炉门逸出，造成设备腐蚀，也污染车间生产环境。(5)电热元件维修困难。电阻丝及炉底板常因腐蚀性气体的侵蚀而失效，影响生产。烧断的电炉丝需待炉子冷却后才能修复。为了维持生产能力，一般生产厂要设置多台大功率箱式电阻炉，致使型壳焙烧工序成为

4、高耗能的“电老虎”，使型壳焙烧成本居高不下。因此，型壳焙烧炉的节能改造一直是铸造节能工作的重点之一。近十年来，国内熔模铸造型壳焙烧炉在加热方法、炉型结构、保温材料等方面进行了一些技术改进与创新，节能技术获得了较快发展，型壳焙烧炉的节能效果和使用性能也得到了显著改善。1硅碳棒电阻型壳焙烧炉目前有一些企业，特别是小批量生产企业，采用硅碳棒替代金属电阻丝加热的电阻焙烧炉。硅碳棒电阻焙烧炉比金属电阻丝加热焙烧炉的使用寿命长，并可从外面直接更换硅碳棒，无须停炉冷却等待，可以满足连续生产要求，降低烟尘、炉渣排放，使环保节能、清洁生产水平显著提高。对于水

5、玻璃型壳工艺或复合工艺，由于焙烧释放出的酸性物质对电加热管腐蚀比较快，所以采用硅碳棒代替电阻炉丝有更好的效果。硅碳棒电阻炉与传统的电阻丝加热方式比较，当加热元件损坏时，不需停炉一天以上，等炉温冷却下来再更换加热元件，而是热炉更换，且只需5min左右，从而保证了生产的连续性。硅碳棒发热元件具有良好的化学稳定性，抗酸能力强，耐急冷急热，高温下不易变形。硅碳棒嵌在工作室顶部与两侧，其接线端伸出炉外，通过可控硅及智能PID温度控制仪调整工作电压来设定炉温。炉体的内墙由异型硅砖及保温砖组成，四壁及顶部为硅酸铝纤维、氧化镁及碳化硅等，外层为保温层及空气

6、夹层，保温效果好。因硅碳棒为电阻发热元件，整个炉体只保留出气口，没有传统意义上的烟囱，热量不易损失，因此热效率可达90％以上。硅碳棒电阻炉炉温可达1300℃以上。它虽然比燃油及燃气炉升温速度稍慢，但通过炉室的合理匹配，完全可与快速熔炼炉配套，即选用两倍容量的硅碳棒电阻焙烧炉与一台快速熔炼炉匹配，可确保型壳完全烧透。2红外电阻型壳焙烧炉红外电阻炉的技术核心是以优质红外涂料为基础的红外电阻带和红外复合炉衬。节能机理是加强热能的定向辐射，使热量更多地为工件吸收，较少地从炉壁散热损失；同时采用陶纤内贴面，减少蓄热、散热损失。红外电阻带是先把电阻带弯

7、曲成连续波纹形，再扭平并贴在炉衬内表面，然后在电阻带面向炉膛的表面涂上红外涂料。红外复合炉衬是多层炉衬，在轻质砖上内贴一层陶瓷纤维，陶纤表面涂上红外涂料。红外涂料除加强热量辐射外，还可提高陶纤的强度、耐火度，防止其粉化、焦化。红外复合炉衬及红外电阻带结构示意图如图1所示[1]。1．炉壳2．陶纤绵3．陶纤毡4．轻质砖5．陶纤毡(侧壁涂红外涂料)6．挂销7．电阻带(表面涂红外涂料)图1红外复合炉衬及红外电阻带示意图普通红外涂料一般由碳化硅或铁红与水玻璃混合而成，它们在600℃下有一定红外作用。而中温电炉的使用温度为800~950℃，要求在2.5

8、µm左右波长段具有高的光谱发射率，普通红外涂料就难以满足要求。如果骨料采用多种氧化物高温反应烧结成反型尖晶石结构，粘结剂采用铝铬硅复合溶胶，则可满足中温炉要求。优质红外涂料的热辐