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时间:2020-08-13
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1、第八章有色金属熔炼技术8.1坩埚炉及感应炉熔炼技术8.2反射炉熔炼技术8.3快速熔炉熔炼技术8.4真空炉熔炼技术8.5真空感应电炉熔炼技术8.6真空电弧炉熔炼技术8.7电子束熔炼技术8.8等离子熔炼技术8.9电渣炉熔炼技术8.1坩埚炉熔炼坩埚材料:石墨、硅砂、铸铁、钢板、刚玉、铂金坩埚。加热方式:电加热—电阻加热、感应加热;燃料加热—固体:煤、焦炭等,液体:煤油、重油等,气体:天然气、煤气等。传热方式:传导传热为主。特点:设备简单、投资灵活、生产灵活性大、热效率低、升温慢、温度低、污染大。多用于厂、实验室、试制新产品、生产中间合金。真空井式坩埚炉,集控制系统与炉膛一体,其中炉
2、膛保温材料采体真空吸附成型,程控镶嵌进口电阻丝。超大口径的石英炉腔和真空密封法兰系统,可在流动气氛和真空状态下快速加热样品。主要用于金属、非金属及化合物材料进行烧结、融化、分析。控制面板配有智能温度调节仪,控制电源开关、主加热工作/停止按钮,以便随时观察。坩埚炉的技术参数工作温度:≤1100℃最高温度:1200℃控温方式:智能化可编程控制升温最快速率:20℃/min恒温精度:±1℃炉门结构:上开式工作电源:AC220V额定功率:3KW8.2反射炉熔炼技术8.2.1火焰反射炉又称角型炉,是目前生产Al及合金的主要炉型。加热方式:以燃料(煤、重油、天然气、煤气、柴油等)在炉膛燃烧
3、室燃烧产生的高温火焰为主要热源,在它从炉头流向炉尾的时间里,以辐射(占总热量的90~95%)和对流的方式传给炉料。传热方式:辐射传热为主、对流为辅。一般用于Al及合金熔炼、紫铜熔炼,不用于黄铜熔炼(∵Zn损耗↑)。技术特点:加热强度高,容量大,有利于氧化—还原精炼,但热效率低,劳动强度大,工作条件差,炉气难控制。8.2.2电阻反射炉加热方式:电阻发热元件产生的热辐射。传热方式:辐射传热。发热元件:合金:Ni—Cr高温合金;非金属:炭化硅棒。特点:温度、气氛易控制,金属烧损↓,但加热速度↓、熔炼温度↓。一般用于轻合金(Al、Mg等)保温。8.3快速熔炉熔炼技术一、竖炉熔炼技术特
4、点快速、连续。特点:(1)炉料预热,余热利用率高。(2)强制对流传热,热效率高,熔化速度快(为反射熔的10~20倍)。(3)由于快速熔化,炉内气氛可调,氧化吸气量少。(4)由于连续、高速,生产效率高。二、喷射式熔铝炉熔炼技术特点结构:坩埚、水冷式感应线圈。工作原理:无芯感应电炉相当于一个空气芯的变压器,工作原理和变压器相近。炉内熔体的运动:无芯感应电炉在熔化过程中,炉内金属熔体受到图示方向(由左手定则确定)的电磁斥力作用,产生如图所示的运动现象。这个力的方向不随电流和磁场方向的变化而变化。另外,炉内金属的运动上受金属静压力、表面张力的作用下受坩埚阻力的作用,形成两段搅拌的情况
5、。中央液面会产生“驼峰”现象,使金属液面易于氧化,并将夹渣带入熔体内部,甚至发生金属喷溅。解决方法:①采用增加装料量;②降低线圈高度;③增加坩埚高度;→利用静液压力抵消电磁搅拌力作用,使液面平稳。技术特点:(1)可达较高T熔=1600~1800℃;(2)熔化速度快;(3)搅拌作用强烈(与有芯感应炉比较);(4)不必起熔体,变料方便;(5)单位能耗比有芯的高;(6)原始功率因素低(cosφ=0.2~0.3),要配大量补偿电容器。(→功率因素↑→电效率↑)8.4真空炉熔炼技术一、概况真空环境中进行加热的设备。在金属罩壳或石英玻璃罩密封的炉膛中用管道与高真空泵系统联接。炉膛真空度可
6、达133×(10-2~10-4)h。炉内加热系统可直接用电阻炉丝(如钨丝)通电加热,也可用高频感应加热。最高温度可达3000℃左右。主要用于陶瓷烧成、真空冶炼、电真空零件除气、退火、金属件的钎焊,以及陶瓷-金属封接等。二、构造真空炉一般由炉膛、电热装置、密封炉壳、真空系统、供电系统和控温系统等组成。密封炉壳用碳钢或不锈钢焊成,可拆卸部件的接合面用真空密封材料密封。为防止炉壳受热后变形和密封材料受热变质,炉壳一般用水冷或气冷降温。炉膛位于密封炉壳内。根据炉子用途,炉膛内部装有不同类型的加热元件,如电阻、感应线圈、电极和电子枪等。熔炼金属的真空炉炉膛内装有坩埚,有的还装有自动浇注
7、装置和装卸料的机械手等。真空系统主要由真空泵、真空阀门和真空计等组成。真空炉按加热元件分为真空电阻炉、真空感应炉、真空电弧炉、真空自耗电弧炉、电子束炉(又称电子轰击炉)和等离子炉等。8.5真空感应电炉熔炼技术8.6真空电弧炉熔炼技术真空感应电炉熔炼技术;真空电弧炉熔炼技术是利用电磁感应和电流热效应原理,将电能转换成热能并由炉料自身发热熔炼的。结构:炉体、水冷或风冷系统、电气设备、倾炉装置炉体:①感应器—熔沟样板、水冷套、线圈、铁芯;②炉身—炉膛:钢板外壳+内衬石棉板+耐火砖,炉底石:石英砂+水玻璃。工作
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