向凌霄,孙辂,耿培久,张俊科(沈阳铝镁设计研究院,辽宁沈阳110001)摘要:本文根据电解铝厂的生产特点阐述了铝熔炼中炉用能源的合理选择。在电解铝厂使用的保温炉(混合炉),选用电能最为适宜;有利于提高产品质量,有利于控制铝液中的氢含量;与其他燃料相比,可减少金属铝损耗50%以上。关键词:电解铝;保温炉;能源选择:TF8文献标识码:A:100221752(2007)0622424ReasonableselectionofenergysourceforaluminummultingfurnaceXIANGLing-xiao,SUNLu,GENGPei-激u,ZHANGJun-keShenyangAluminumandMagnesiumEngineeringandResearchInstitute,ShenyangKeywords:Electrolysisaluminum;holdingfurnace;selectionofenergysource应电流加热物料。1电解铝厂熔炼炉用能源的合理选择2选择炉用能源的原则炉用能源必须根据铝熔炼炉的功能进行合理的1.1电解铝厂铝熔炼炉的功能在电解铝厂,铝及其合金的熔炼与铸造生产中,可以用液态原铝作为生产原料;省去了一般铝加工生产过程中的铝锭重熔工序。以液态料为主进行合理配料,处理部分废料即可。液态原铝降温处理后,只需采用必要的保温。在这种情况下,所使用的炉子实属保温炉。对于保温炉来说,必须使铝及其合金熔体满足铸造工艺条件和产品质量的要求。鉴于此,对电解铝厂铝熔炼炉炉用能源应进行合理的选择。1.2炉用能源常用的炉用能源有燃料和电能。固体燃料有煤和焦炭,液体燃料有重油,气体燃料有发生炉煤气、天然气和石油液化气等。固体燃料,目前在铝工业生产中基本上已不使用。无论使用何种燃料,均以燃料燃烧后形成的火焰提供热源。采用燃料作为热源的炉子统称为火焰炉。电阻炉和感应电炉均采用电能作为热源,统称为电炉。电阻炉以热辐射加热物料,感应炉则以感选择。对于以固体炉料为主的铝熔化炉,宜选用火焰炉,以便快速熔化。对于保温炉(在电解铝厂通常称为混合炉),由于铸造工艺的要求,选用的能源必须满足下述要求。2.1有利于提高金属产品的质量铝材产品中一个重要的质量指标是氢含量。合金锭中的含氢量决定于液态铝合金中的含氢量。而液态铝合金中的含氢量与铝熔炼炉的气氛密切相关。炉气的成分根据炉型、结构、所用燃料或发热方式不同,含有不同比例的H2、O2、H2O、CO2、CO、N2、CmHn等。电炉的炉气成分一般与空气的成分相同,见表1。表1电炉炉气成分炉气成分:N2O2H2OCO2H2体积含量,%78210～40.033×10-5空气中的H2含量是很小的。根据气体压力平衡的原理,液态铝中的氢通过精炼处理可以将其排除到空气中,趋于平衡状态。空气中的H2O含量随气候条件而变化;空气的绝对湿度大,其中的收稿日期:2006-12-06含量则多。因此,夏季的铸锭废品多一些。因为液态铝很容易与水蒸气反应。反应结果,产生的游离态原子氢很容易被液态铝吸收,降低了铝液的纯洁度。火焰炉炉气成分(见表2)波动很大,通常在以下范围内变化〔3〕:表2火焰炉炉气成分高更是很不利的。2.2炉温控制的精确性在熔铸生产中,铝液的浇铸温度对铸锭(铸件)的质量及铸造过程都有重要的影响。一般来说,铝液的浇铸温度高于铝或铝合金熔点50—80℃。浇铸温度波动的范围应尽可能地小一点,通常要求控制在±5℃或更小的范围内。对于工业纯铝,浇铸温度通常为690—710℃,夏季可低一些,冬季宜高一些。在燃料炉中,炉温自动控制除了要求可控量与调节量平衡外,还要求燃料及助燃空气两个调节量按一定的空燃比变动。这两个要求能单独、又要联锁进行。因此,炉温自动控制过程相对比较复杂,滞后时间长一点。在电阻炉内,将测量出炉内温度与给定值做比较,计算出偏差值;然后根据偏差值,改变供电量,调整炉内温度,使其达到所要求的温度值。控制电阻炉温度时,用滞后时间L与时间常数T之比表示控制特性。由于电阻炉的L/T值比火焰炉小,所以容易控制。减少时间滞后因素,对提高控制系统的灵敏度很重要,因为响应越快,控制的效果就越好。火焰炉控制精度可达±5℃;电阻炉的温度控制精度可达±3℃。在电阻炉内,整个炉膛的电热元件是均匀分布的;炉内铝液温度可以比较均匀地控制。而且在保温过程中使用的电功率比较小,温度的波动频率会小一些。2.3高能源效率从表3中可以看出,电炉的热效率比较高,在60%左右。电能是二次能源,热能变成电能的转换效率相当于35.1%...