铝熔炼应用电磁搅拌器的节能分析 ?

 
    在应用电磁搅拌器以后，电解铝厂的合金生产技术指标达到国内先进水平，节约了能源、降低了成本、增强了市场竞争力，大大提高了其生存能力。现将其《铝合金炉节能技术研究》中的一些材料摘录如下：

　　设计报告

　　先进的工艺装备必须与高水平的快速熔炼工艺相结合，才能获得较高的综合技术经济指标。在保证熔体质量的前提下尽量提高熔化速度。从节能的角度来看，各项无效热损失均随时间的延长而增加。因此缩短金属熔炼各环节的操作时间，可以提高炉子的生产率，降低能耗，具有明显的经济效益。

　　炉料的加热熔化占整个熔炼时间的70％－80％左右，这是炼铝中耗能最大的过程。应加大热负荷以实现强制熔化，来提高熔炉的熔化能力。熔化时，熔体表面层与炉底相接触部分底温差达200°C左右，未熔化的处于炉底，如不及使搅拌，则会延长熔化时间，而表面熔体过烧。因此，必须对熔体进行搅拌，加强对流传热，加速炉底部分的炉料熔化。同时液面温度变低，与高温燃烧气体温差加大，有利于加速热的交换，实践证明，强制搅拌后，熔体内上下温差由200°C降至10°C左右，并为合金元素的均匀化创造了良好的动力学条件。电磁搅拌可以在熔体量很少的情况下工作，可提高熔化率10－45％，电磁设备容易实现自动化，并可按给定的程序进行工作。

　　炉底感应方式电磁搅拌器是一种完全不与铝溶液接触而靠电磁力对铝液进行搅拌的装置，该设备可完全可以代替人工及机械等外力搅拌装置，基本实现闭门操作，能够提高各种和金的整体均匀性，缩短熔化时间，减少金属烧损，提高产品的质量。

　　本公司采用一套平板式炉底搅拌装置通过感应器的行走对两台搅拌炉进行搅拌，大大降低了设备成本。

　　工业应用报告

　　熔炼 试验过程记录

　　物料准备根据计算及原料的情况，准备用料共计9946kg，熔炼过程见表1

　　表1 熔炼记录（ZL102）

　　步骤 时间 炉内情况 操作

　　1 9：20 空炉750℃

　　2 9：20－9：40 固体料 加切头3252kg、加铝锭3210kg、点燃两个燃烧器开始熔化

　　3 10：20 开始熔化 停火、加入30kg覆盖剂，点火，继续熔化

　　4 11：20 熔化全部 开电磁搅拌10分钟

　　5 11：35 全部熔化 测温695℃，停火，准备加剩余部分料

　　6 11：50 有固体 加入剩余铝锭3295kg,加入ZLD102合金187kg,加完后点火熔化。

　　7 12：20 全部熔化 开电磁搅拌10分钟

　　8 12：30 全部熔化 测温736℃

　　9 12:45 全部熔化 取样送分析

　　10 13:00 全部熔化 分析合格，净化，把渣

　　11 13:20 全部熔化 开始铸造，铸造炉内温度731℃

　　电磁搅拌器试验

　　电磁搅拌器试验在熔炼炉中进行，设备运行良好，搅拌力分四个挡次可调，从目测和取样分析看，搅拌效果很好，同时可以明显缩短熔炼时间和减少烧损。

　　搅拌效果

　　1　铝合金质量

　　整炉合金液成分偏差小于0.3％，从而提高了铝合金的质量。表2为合金成分抽样分析报告。

　　表2ZL102合金成分抽样分析报告％

　　样本号 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　熔体温差小

　　通常上部加热的熔体，再不进行搅拌的情况下，每100毫米熔体深度，其上下温差可达20°经电磁搅拌15分钟，实测其温差一般为10°C左右。实测情况如下表3表4：

　　表3未实施电磁搅拌熔体表层和底层温度（°C）

　　样本号 表层 低层 温差

　　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电磁搅拌15分钟熔体表层和底层温度（°C）

　　样本号 表层 低层 温差

　　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　不污染熔体

　　电磁搅拌未非接触搅拌，因此搅拌过程不会对熔体带来污染，这对于保持原有的合金成分，控制铁的含量有重要意义。

　　4　缩短熔炼时间，提高设备的生产能力

　　由于电磁搅拌器可以对熔体实施充分搅拌，使熔体温度均匀，合金成分能很好的扩散，促进了熔体的传质和传热，因而可缩短熔炼时间。熔炼一炉次成份合格的ZL102合金缩短熔炼时间20％以上，设备的生产能力得到了提高。

　　5　可以降低能源消耗

　　与以前使用的人工搅拌方法不同，由于采用电磁搅拌时不必打开熔化炉炉门，因而可以减少热损失。另外，可以在低温下进行熔化，因而可以降低炉内的气体温度，从而减少废气的热损失和通过炉壁的散热损失。此外，由于缩短了熔化时间，且由于熔体温度均匀，在熔炼过程中可降低熔体温度50°C，能源消耗可降低20％以上。

　　6　可减轻工人的劳动强度

　　电磁搅拌器操作简单容易，运行时炉内不须停电和开启炉门，工人的劳动强度和工作环境得到改善。

　　7　油耗及金属平衡

　　9：20点火前燃油流量计示数237589升，13：20示数为238501升，第一次试验过程共用重柴油912升，大约729.6kg。平均油耗73.36kg/t-AL。

　　对产品生产过程中各种铝渣进行衡量如下：

　　产品：9459kg

　　炉内余铝（估计）：400kg

　　铝损失：87kg