第十二讲有色金属及合金的熔炼技术预案.ppt

12.3.2.2 感应熔炼炉的特点 缺点: (1)对加热对象有导电要求，只能用于金属和合金的重熔。 (2)冷料开炉时，需要起熔块(频率较低的炉子)，升温慢。 (3)炉渣本身不导电，炉渣温度比金属液低，不利于造渣精炼，从而影响精炼的进行。这一缺点，决定它只适宜于熔化金属，而不适于金属精炼。 (4)功率因数低，需要辅之以一定数量的补偿电容器，提高了成本。 (5)难以实现对熔体保温，不便静置处理 12.4 真空熔炼 真空熔炼可防止大气污染，利于除气和杂质。 1905年采用自耗电极、水冷铜结晶器、低压氩气下熔炼钽获得成功。 20世纪50年代后，随着真空技术、密封材料等的发展，以及钛合金、高纯金属及合金、钨钼钽铌锆等稀有金属、耐热材料、磁性及超导材料、电真空材料、核材料、高强度钢等的应用需求，相继出现了真空自耗电弧炉、真空电弧炉、真空感应熔炼、真空电子束炉、真空等离子炉熔炼等多种方法。真空熔炼已成为高品质金属材料生产的一个重要手段。 已出现了100t的真空感应炉，以及50t、直径1.5m铸锭的真空电弧炉。 12.4 真空熔炼 真空熔炼特点: (1)采用水冷铜结晶器时，可防止受大气和耐火材料的污染； (2)真空有净化提纯作用，可获得含气量低、夹杂少、偏析小、力学性能及加工性能优良的金属及合金。是获得高纯、高质量金属材料的最好方法； (3)真空电弧可获得2000℃以上的高温，可满足高熔点金属的熔炼要求。 12.4.1 真空感应炉熔炼技术 无铁芯感应熔炼炉，坩埚装在真空室里，熔炼时抽成真空，炉料在真空或惰性气氛下熔炼和浇铸。 坩埚用耐火材料做成，不能熔炼与坩埚起作用的活泼金属，如钛、锆等纯金属及其合金，也不能熔炼高熔点的难熔金属，如钨、钼等。 12.4.2 真空电弧炉熔炼技术 真空下，通过低电压、强电流形成电弧熔炼金属产生铸锭。 产生电弧的电极可以是损耗的(自耗，如钛等) ，也可以是不损耗的(非自耗，如石墨等) 。 自耗基本过程：金属电极在直流电弧高温（5000℃）作用下，迅速熔化、精炼，并在水冷紫铜结晶器内凝固。 用于钛、钨、钼、钒、锆、镍基合金等的熔炼。 设备包括:电路本体、电源设备、真空系统、电控系统、光学系统、水冷系统等几部分。 12.5 快速熔炉熔炼技术 近来，利用电解铝液直接输入保温炉，合金化、精炼后铸锭和加工成材，可节约能耗、缩短生产周期、降低成本。（减少中间过程、节能） 为强化熔炼过程，节约能耗，提高热效率和生产率，已开发出一些新的熔炉和熔炼工艺。 下面介绍几种快速熔炼炉技术。 12.5.1 竖炉熔炼技术 炉料由炉顶侧装入，与燃烧炉气接触、吸收热量而熔化。燃烧炉气由多个可控高速喷嘴产生，废气由炉顶导入换热器以预热空气和煤气。 特点:可连续快速熔化金属，熔化率高，设备简单，炉衬寿命长。但要严格控制空气过剩量，既能完全燃烧又不氧化产品。 可用于紫铜、铝的连铸连轧等。 12.5.2 喷射式熔炉熔炼技术 用火焰炉熔铝时，因铝的黑度低，吸热性差，所以加热速度慢，热效率低(15%-30%)。用高速燃气直接喷射炉料熔铝法可使熔化速率及热效率提高，金属烧损和能耗显著降低。 黑度概念： 一定温度下，将灰体的吸收辐射能力与同温度下黑体的吸收辐射能力之比定义为物体的黑度，或物体的发射率。黑度越高，则吸收辐射热的能力越强，反之亦然。 　　 凡是将辐射热全部反射的物体称为绝对白体，能全部吸收的称为绝对黑体，能全部透过的则称为绝对透明体或热透体。 物体的黑度与物体的性质、表面状况和温度等因素有关，是物体本身的固有特性。 12.5.2 喷射式熔炉熔炼技术 在炉顶及炉墙上装有加氧的、烧油的高速(200-250m／s)旋转喷嘴，使火焰直接喷到炉料上，以强制对流传热，使传热速度提高到(12.6-16.7) ×105 kJ／(m2·h)，为普通反射炉的5倍，缩短熔炼时间30%-50%