熔煉爐是指熔化金屬錠和一些廢舊金屬並加入必要的合金成分，經過扒渣、精煉等操作將它們熔煉成所需要的合金的設備。
基本介紹
- 中文名：熔煉爐
- 外文名：smelting furnace
- 設備特點：電爐體積小，重量輕等
- 作用：熔煉合金等
- 套用：鋁合金冶煉等
- 學科：冶金過程
分類,性能要求,工藝,安全操作,主要特點,
分類
1、按加熱能源分類
按加熱能源不同，熔煉爐可分為以下兩種：
2、按加熱方式分類
(1)直接加熱方式
燃料燃燒時產生的熱量或電阻元件產生的熱量直接傳給爐料的加熱方式，稱為直接加熱方式。其優點是熱效率高，爐子結構簡單。缺點是燃燒產物中含有的有害雜質對爐料的質量會產生不利影響；爐料或覆蓋劑揮發出的有害氣體會腐蝕電阻元件，降低其使用壽命；燃料燃燒過程中，燃燒產物中過剩空氣含量高，造成加熱過程金屬燒損大。
(2)間接加熱方式
間接加熱方式有兩類。第一類是燃燒產物或通電的電阻元件不直接加熱爐料，而是先加熱輻射管等傳熱中介物，然後熱量再以輻射和對流的方式傳給爐料；第二類是將線圈通交流電產生交變磁場，以感應電流加熱磁場中的爐料，感應線圈等加熱元件與爐料之間被爐襯材料隔開。間接加熱方式的優點是燃燒產物或電加熱元件與爐料之間被隔開，相互之間不產生有害的影響，有利於保持和提高爐料的質量，減少金屬燒損。感應加熱方式對金屬熔體還具有攪拌作用，可以加速金屬熔化過程，縮短熔化時間，減少金屬燒損。其缺點是熱量不能直接傳遞給爐料，與直接加熱方式相比，熱效率低，爐子結構複雜。
3、按操作方式分類
(1)連續式爐
連續式爐的爐料從裝料側裝入，在爐內按給定的溫度曲線完成升溫、保溫等工序後，以一定速度連續地或按一定時間間隔從出料側出來。連續式爐適合於生產品種少、批量大的產品。
(2)周期式爐
周期式爐的爐料按一定周期分批加入爐內，按給定的溫度曲線完成升溫、保溫等工序後全部運出爐外。周期式爐適合於生產品種多、規格多的產品。
4、按爐內氣氛分類
(1)無保護氣體式
爐內氣氛為空氣或者是燃料自身燃燒氣氛，多用於爐料表面在高溫能生成緻密的保護層，能防止高溫時被劇烈氧化的產品。
(2)保護氣體式
如果爐料氧化程度不易控制，通常把爐膛抽為低真空，向爐內通入氮、氫等保護氣體，可防止爐料在高溫時劇烈氧化。隨著產品內外質量的要求不斷提高，保護氣體式爐的使用範圍不斷擴大。
性能要求
熔煉爐應儘量滿足以下基本要求：
①熔化速度要快；
②熔池的表面積與熔池深度之比應儘可能小；
③熔池內金屬溫度要均勻；
④爐子的熱效率要高；
⑤工藝操作方便，裝爐及熔煉的所有工序應儘可能採用機械化、自動化方法操作；
⑥熔爐砌體的化學穩定性及各方面性能能保證熔體的質量。
工藝
為保證金屬合金的鑄錠質量，儘量延長熔煉爐的使用壽命，在實際生產過程中必須做好熔煉爐的各項準備工作，包括裝爐、烘爐、洗爐、清爐、攪拌、扒渣和精煉作業。
1、裝爐
熔煉時，裝入爐料的順序和方法關係到熔煉時間、金屬燒損、能源消耗，還會影響熔體的質量和爐子的使用壽命。裝爐的原則如下：
(1)裝爐順序應合理，要根據所加爐料的性質與狀態，還要考慮物料的熔化速度；
(2)先裝小塊或薄塊廢料，鋁錠和大塊料裝中間，最後裝中間合金；
(3)熔點低、易氧化的中間合金裝在下層，高熔點的中間合金裝在最上面，爐內上部溫度高有利於充分熔化和擴散，使中間合金分布均勻，有利於成分控制；
(4)所加爐料均勻分布在熔池中，同時熔化速度一致，防止偏重造成金屬過熱；
(5)爐料儘量一次入爐，多次添加會增加熔體的吸氣量；
(6)電爐裝料時應注意爐料最高點與爐頂加熱器的安全距離，防止觸電和損壞加熱設施，必要時停電進行操作。
2、烘爐
凡是新修或中小修的爐子，在進行生產使用前需要進行烘爐，以便除去爐中的水分，不同的爐型採用不同的烘爐制度。一般烘爐時注意以下幾點：
(1)確認爐門、鏈條、升降作業系統是否完好；
(2)檢查確認天然氣管路各焊接點、接口、閥門及助燃風、放散閥等所有部位是否有漏氣現象，如有漏氣應立即處理，處理完畢後，再次確認沒有異常後，方可進行點火作業；
(3)建立和填寫好啟動爐的檔案跟蹤記錄；
(4)嚴格按照烘爐制定的曲線和烘爐制度進行作業；
(5)注意觀察爐底、爐腔及側壁的溫度變化並與升溫曲線進行對比；
(6)禁止大火短時間升溫和急速降溫操作。
3、洗爐
洗爐的目的是將殘留在熔池內各處的金屬和爐渣清除爐外，以免污染另一種合金，確保新配合金的化學成分。對於新投入使用的爐子(新修、中修和大修)，通過洗爐清理出大量的非金屬雜質。長期停歇的爐子，根據爐內清潔情況和要生產的合金牌號決定是否進行清洗，前一爐的合金元素為後一爐的雜質時，必須進行洗爐，雜質高的合金轉換成純度較高的合金時需要洗爐。
洗爐用料原則：生產高純度或特殊合金轉換時，必須用高純原鋁或鋁錠，新爐開爐或一般合金轉換時，可採用低品位或一級廢料，洗爐後必須徹底放乾爐料，洗爐時要配合進行攪拌作業，以保證洗爐的效果。洗爐用料原則：生嚴商純度或特姝合盆轉快時，必殞用咼純原錨或錨鋌，耕爐升爐或一般合金轉換時，可採用低品位或一級廢料，洗爐後必須徹底放乾爐料，洗爐時要配合進行攪拌作業，以保證洗爐的效果。
4、清爐
清爐就是將爐內殘存的結渣徹底清除爐外，以減少熔體被非金屬夾雜物污染的機會，並保持爐子原來容積的工藝過程。根據生產工藝和設備的具體情況，可採用不同的清理辦法和周期。清爐要注意以下幾點：
(1)普通原鋁液連續生產的爐型，每班進行一次清理，5~15爐次進行一次徹底清理；
(2)更換合金品種時，一般進行徹底清爐；
(3)清爐時，為了有效的清理出殘渣，清爐前應均勻向爐內撒入清渣劑，並升高溫度至800℃左右，利用扁鏟或機械扒渣車對爐膛結渣進行徹底清理。
5、扒渣與攪拌
攪拌和扒渣的目的和作用：
(1)熔化過程中為了防止熔體過熱損失，特別是燃氣爐熔煉時，爐膛溫度升溫較快，容易產生局部過熱，攪拌可以降低局部過熱的現象。
(2)當爐料熔化後，要進行必要的攪拌，使熔池內各處的溫度均勻升溫，同時也有利於快速熔化。
(3)製備合金時，必須進行攪拌作業，確保合金輔料的均勻分布和溶解，減少化學元素的偏析缺陷。
(4)在取樣之前，調整化學成分之後，都應進行攪拌，其目的是使合金成分均勻分布和熔體溫度趨於一致。一些密度較大的金屬元素容易沉澱，另外金屬元素的加入不可能均勻，造成熔體出現局部或區域出現不均勻現象，攪拌不徹底，容易造成熔體換血元素不均勻。
(5)進行二次成分調整配料時，攪拌就更為重要。扒渣作業前，應先在熔體上均勻撒入粉狀溶劑，使渣和金屬有效分離，有利於扒渣，可以少帶出金屬，減少金屬損失。扒渣時要求平穩，防止渣捲入熔體內，扒渣要徹底，浮渣的存在會增加熔體含氣量，污染金屬。
扒渣與攪拌作業是熔煉過程重要的兩個過程。當爐料在熔煉爐內充分熔化，熔體溫度達到熔煉溫度時，即可進行攪拌和扒渣作業，扒出熔體表面的大量浮渣。
6、精煉
精煉的作用是從熔體中除去氣體、夾雜物和有害元素，以獲得高品質鋁液的工藝方法和操作過程，稱為精煉，也可以稱為淨化。精煉的方法通常分為：(1)爐內精煉和線上爐外精煉；(2)溶劑精煉和惰性氣體精煉；(3)溶劑和惰性氣體混合精煉法。
安全操作
1、開爐前要檢查好電氣設備、水冷卻系統、感應器銅管等是否完好，否則禁止開爐。
2、爐膛熔損超過規定應及時修補。嚴禁在熔損過深坩堝內進行熔煉。
3、送電和開爐應有專人負責，送電後嚴禁接觸感應器和電纜。當班者不得擅自離開崗位，要注意感應器和坩堝外部情況。
4、裝料時，應檢查爐料內有無易燃易爆等有害物品混入，如有應及時除去，嚴禁冷料和濕料直接加入鋼液中，熔化液充滿至上部後嚴禁大塊料加入，以防結蓋。
5、補爐和搗制坩堝時嚴禁鐵屑、氧化鐵混雜，搗制坩堝必須密實。
6、澆注場地及爐前地坑應無障礙物，無積水，以防鋼水落地爆炸。
7、鋼水不允許盛裝得過滿，手抬包澆注時，二人應配合一致，走路應平穩，不準急走急停，澆注後余鋼要倒入指定地點，嚴禁亂倒。
8、中頻發電機房內應保持清潔，嚴禁易燃易爆物品和其它雜物帶進室內，室內禁止吸菸。
主要特點
熔煉爐其主要特點有:設備輕巧，加熱速度快，效率高;特別省電，同負載用電比電子管高頻機節省60%;具有過流、過壓、過熱等多種保護功能，操作簡單，安裝方便，適用於各種需對金屬加熱的場合。熔煉爐的特點如下：
（1）操作工藝簡單、熔煉運行可靠
（2）金屬成分均勻，材料好控制
（3）設備體積小、重量輕、效率高、耗電少
（4）爐子周圍溫度低、無煙塵少、作業環境好
（5）脈衝變壓器採用灌膠封裝，與外部完全隔離，耐壓高，故障低。
（6）大控制櫃結構，控制櫃內通風和散熱效果好。
（7）熔化升溫快、爐溫容易控制、生產效率高
（8）爐子利用率高、更換品種方便
（9）爐體可電動傾倒，便於出來，特別適合於澆鑄。
（10）控制櫃採用全數字電路控制，故障率低，調節方便。
（11）控制板上的外掛程式採用鍍金件，接觸牢固，使用壽命長。
（12）控制板的連線件採用可拔外掛程式，更換控制板非常方便。
（13）具有過流，過壓，缺水等保護，帶雙閉環截流和截壓。
（14）所有功率器件都留有兩倍以上的欲量，以確保設備的長期穩定性。
