鋁熔煉應(yīng)用電磁攪拌器的節(jié)能分析 ?

 
    在應(yīng)用電磁攪拌器以后，電解鋁廠的合金生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，節(jié)約了能源、降低了成本、增強(qiáng)了市場競爭力，大大提高了其生存能力。現(xiàn)將其《鋁合金爐節(jié)能技術(shù)研究》中的一些材料摘錄如下：

　　設(shè)計(jì)報(bào)告

　　先進(jìn)的工藝裝備必須與高水平的快速熔煉工藝相結(jié)合，才能獲得較高的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在保證熔體質(zhì)量的前提下盡量提高熔化速度。從節(jié)能的角度來看，各項(xiàng)無效熱損失均隨時間的延長而增加。因此縮短金屬熔煉各環(huán)節(jié)的操作時間，可以提高爐子的生產(chǎn)率，降低能耗，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

　　爐料的加熱熔化占整個熔煉時間的70％－80％左右，這是煉鋁中耗能最大的過程。應(yīng)加大熱負(fù)荷以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制熔化，來提高熔爐的熔化能力。熔化時，熔體表面層與爐底相接觸部分底溫差達(dá)200°C左右，未熔化的處于爐底，如不及使攪拌，則會延長熔化時間，而表面熔體過燒。因此，必須對熔體進(jìn)行攪拌，加強(qiáng)對流傳熱，加速爐底部分的爐料熔化。同時液面溫度變低，與高溫燃燒氣體溫差加大，有利于加速熱的交換，實(shí)踐證明，強(qiáng)制攪拌后，熔體內(nèi)上下溫差由200°C降至10°C左右，并為合金元素的均勻化創(chuàng)造了良好的動力學(xué)條件。電磁攪拌可以在熔體量很少的情況下工作，可提高熔化率10－45％，電磁設(shè)備容易實(shí)現(xiàn)自動化，并可按給定的程序進(jìn)行工作。

　　爐底感應(yīng)方式電磁攪拌器是一種完全不與鋁溶液接觸而靠電磁力對鋁液進(jìn)行攪拌的裝置，該設(shè)備可完全可以代替人工及機(jī)械等外力攪拌裝置，基本實(shí)現(xiàn)閉門操作，能夠提高各種和金的整體均勻性，縮短熔化時間，減少金屬燒損，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

　　本公司采用一套平板式爐底攪拌裝置通過感應(yīng)器的行走對兩臺攪拌爐進(jìn)行攪拌，大大降低了設(shè)備成本。

　　工業(yè)應(yīng)用報(bào)告

　　熔煉 試驗(yàn)過程記錄

　　物料準(zhǔn)備根據(jù)計(jì)算及原料的情況，準(zhǔn)備用料共計(jì)9946kg，熔煉過程見表1

　　表1 熔煉記錄（ZL102）

　　步驟 時間 爐內(nèi)情況 操作

　　1 9：20 空爐750℃

　　2 9：20－9：40 固體料 加切頭3252kg、加鋁錠3210kg、點(diǎn)燃兩個燃燒器開始熔化

　　3 10：20 開始熔化 停火、加入30kg覆蓋劑，點(diǎn)火，繼續(xù)熔化

　　4 11：20 熔化全部 開電磁攪拌10分鐘

　　5 11：35 全部熔化 測溫695℃，停火，準(zhǔn)備加剩余部分料

　　6 11：50 有固體 加入剩余鋁錠3295kg,加入ZLD102合金187kg,加完后點(diǎn)火熔化。

　　7 12：20 全部熔化 開電磁攪拌10分鐘

　　8 12：30 全部熔化 測溫736℃

　　9 12:45 全部熔化 取樣送分析

　　10 13:00 全部熔化 分析合格，凈化，把渣

　　11 13:20 全部熔化 開始鑄造，鑄造爐內(nèi)溫度731℃

　　電磁攪拌器試驗(yàn)

　　電磁攪拌器試驗(yàn)在熔煉爐中進(jìn)行，設(shè)備運(yùn)行良好，攪拌力分四個擋次可調(diào)，從目測和取樣分析看，攪拌效果很好，同時可以明顯縮短熔煉時間和減少燒損。

　　攪拌效果

　　1　鋁合金質(zhì)量

　　整爐合金液成分偏差小于0.3％，從而提高了鋁合金的質(zhì)量。表2為合金成分抽樣分析報(bào)告。

　　表2ZL102合金成分抽樣分析報(bào)告％

　　樣本號 Si Fe Cu Al

　　1 11.5 0.48 <0.005 余量

　　2 11.6 0.47 <0.005 余量

　　3 11.4 0.47 <0.005 余量

　　4 11.4 0.49 <0.005 余量

　　5 11.3 0.48 <0.005 余量

　　6 11.5 0.46 <0.005 余量

　　7 11.4 0.49 <0.005 余量

　　8 11.3 0.49 <0.005 余量

　　9 11.6 0.50 <0.005 余量

　　10 11.4 0.48 <0.005 余量

　　11 11.5 0.49 <0.005 余量

　　12 11.5 0.48 <0.005 余量

　　2　熔體溫差小

　　通常上部加熱的熔體，再不進(jìn)行攪拌的情況下，每100毫米熔體深度，其上下溫差可達(dá)20°經(jīng)電磁攪拌15分鐘，實(shí)測其溫差一般為10°C左右。實(shí)測情況如下表3表4：

　　表3未實(shí)施電磁攪拌熔體表層和底層溫度（°C）

　　樣本號 表層 低層 溫差

　　1 793 687 106

　　2 805 698 107

　　3 800 702 98

　　4 810 695 115

　　5 806 690 116

　　平均 803 694 109

　　表4電磁攪拌15分鐘熔體表層和底層溫度（°C）

　　樣本號 表層 低層 溫差

　　1 755 745 10

　　2 750 744 6

　　3 746 743 3

　　4 748 745 3

　　5 750 744 6

　　平均 750 744 6

　　3　不污染熔體

　　電磁攪拌未非接觸攪拌，因此攪拌過程不會對熔體帶來污染，這對于保持原有的合金成分，控制鐵的含量有重要意義。

　　4　縮短熔煉時間，提高設(shè)備的生產(chǎn)能力

　　由于電磁攪拌器可以對熔體實(shí)施充分?jǐn)嚢瑁�使熔體溫度均勻，合金成分能很好的擴(kuò)散，促進(jìn)了熔體的傳質(zhì)和傳熱，因而可縮短熔煉時間。熔煉一爐次成份合格的ZL102合金縮短熔煉時間20％以上，設(shè)備的生產(chǎn)能力得到了提高。

　　5　可以降低能源消耗

　　與以前使用的人工攪拌方法不同，由于采用電磁攪拌時不必打開熔化爐爐門，因而可以減少熱損失。另外，可以在低溫下進(jìn)行熔化，因而可以降低爐內(nèi)的氣體溫度，從而減少廢氣的熱損失和通過爐壁的散熱損失。此外，由于縮短了熔化時間，且由于熔體溫度均勻，在熔煉過程中可降低熔體溫度50°C，能源消耗可降低20％以上。

　　6　可減輕工人的勞動強(qiáng)度

　　電磁攪拌器操作簡單容易，運(yùn)行時爐內(nèi)不須停電和開啟爐門，工人的勞動強(qiáng)度和工作環(huán)境得到改善。

　　7　油耗及金屬平衡

　　9：20點(diǎn)火前燃油流量計(jì)示數(shù)237589升，13：20示數(shù)為238501升，第一次試驗(yàn)過程共用重柴油912升，大約729.6kg。平均油耗73.36kg/t-AL。

　　對產(chǎn)品生產(chǎn)過程中各種鋁渣進(jìn)行衡量如下：

　　產(chǎn)品：9459kg

　　爐內(nèi)余鋁（估計(jì)）：400kg

　　鋁損失：87kg