熔鋁爐有反射爐、感應(yīng)爐、電阻爐等。反射爐又有輻射式和對(duì)流式熔鋁爐。反射爐使用的燃料有天然氣、煤氣、重油等。按幾何形式分,有側(cè)裝料矩形爐和頂裝料的圓形爐等。目前,除電阻爐外,反射爐和感應(yīng)爐的應(yīng)用不斷擴(kuò)大并不斷改進(jìn)完善。我國(guó)尚有很多鄉(xiāng)鎮(zhèn)個(gè)體企業(yè)采用土法的地坑式坩鍋爐,用煤作燃料,因此能耗高、燒損嚴(yán)重、實(shí)收率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低等原因,這是屬于淘汰方法。
熔鋁爐的熔煉過(guò)程大致可分為4個(gè)階段,即爐料裝入到軟化下榻、軟化下榻至爐料化平、爐料化平到全部熔化(該階段產(chǎn)生氧化浮渣)、鋁液升溫。對(duì)鋁料的加熱是通過(guò)燒嘴火焰的對(duì)流傳熱、火焰和爐墻的輻射傳熱以及鋁料間的傳導(dǎo)傳熱來(lái)完成的。
感應(yīng)熔鋁爐:常用的有無(wú)芯和有芯兩種,這種爐的優(yōu)點(diǎn)是:
① 吸氣少、氧化燒損少,一般金屬鋁燒損僅0.5%左右。原料碎小時(shí)也不是1%,對(duì)廢鋁而言最多才5%。
② 熔化時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈磁力線攪拌,成分均勻,熔化快,對(duì)碎料十分有利。
③ 單位電耗少,熱效率高。一般情況下,電耗為380~450千瓦小時(shí)/噸,熱效率可達(dá)70%。電阻爐則相應(yīng)為430~600千瓦小時(shí)/噸和50%。
④ 占地少,操作環(huán)境好
缺點(diǎn)是熔溝式感應(yīng)爐更換品種時(shí)需將熔溝中的鋁清除,帶來(lái)困難。其次是熔溝中耐火材料受熔鋁沖刷剝落污染熔體。
反射爐:反射爐是目前使用最多的爐型,輻射式熔鋁爐主要是通過(guò)火焰加高溫爐墻進(jìn)行高溫輻射傳熱使?fàn)t料熔化。
這種爐子用輻射熱熔鋁,爐料吸收的熱量有限,熱效率才8%。因此,近幾年對(duì)流式熔鋁爐不斷得到擴(kuò)大應(yīng)用。
對(duì)流式熔鋁爐是以對(duì)流傳熱方式為主的熔化爐。在快速溶鋁爐等爐型中普遍采用高速或超高速燒咀。火焰速度高達(dá)120—150米/秒,使用高速燒咀,傳熱效率明顯提高,其熱效率比輻射式高2/3以上。其次,由于爐溫降低和強(qiáng)熱的爐氣對(duì)流,使金屬燒損大為減少。因此得到了廣泛的應(yīng)用。
熔鋁爐無(wú)論是耐火材料還是電器配件都必須要好,不然爐子的壽命,還有不斷的小問(wèn)題是很麻煩的
對(duì)流式反射爐有不同的結(jié)構(gòu):這種爐子的特點(diǎn)是:爐子沒(méi)有爐膛,鋁一邊熔化,一邊順著斜爐底流出爐子,進(jìn)入靜量爐。冷卻啟動(dòng)時(shí),能在熔化5—10分鐘后即可出鋁水。停爐后,鋁水在1—2分鐘內(nèi)即可出完。操作方便,可連續(xù)出鋁水。燒咀燃燒速度可調(diào),
采用這種爐子能耗少。這種爐子可專門(mén)用于熔化廢飲料罐,熔化擠壓型材廢料等。圖4列出快速溶鋁爐流動(dòng)由塔形預(yù)熱區(qū)和箱型升溫區(qū)組成。爐料經(jīng)斗式斜橋提升機(jī)塔頂裝入塔式爐內(nèi),廢氣與爐料接觸使?fàn)t料預(yù)熱,溫度可達(dá)300~400℃,在塔形爐下部裝有使?fàn)t料熔化的高速噴嘴。氣流速度100~300米/秒,對(duì)爐料進(jìn)行沖擊加熱,使其快速熔化,熔融鋁液沿傾斜爐底導(dǎo)入升溫區(qū)。在升溫室頂部裝有火焰鋪展性不大的燒嘴,將熔融鋁液加熱到燒鑄溫度,并得到靜置。
這種爐在處理熔化73%返料和27%鋁錠時(shí),金屬損耗僅1.5%。這種爐子的另一優(yōu)點(diǎn)是爐料從爐頂下降過(guò)程中,不斷干燥、預(yù)熱、軟化、下沉,易揮發(fā)物、水汽等一并隨煙氣排出煙道,一些油漆之類物質(zhì)也可在熔化前燃燒排除。因此熔鋁的質(zhì)量也可提高。
日本大久國(guó)雄提出了重熔鋁廢料用敞口井式反射爐結(jié)構(gòu)。這種爐子由預(yù)熔室、熔化室、壓料裝置和電磁攪拌器等構(gòu)成。此爐的特點(diǎn)是敞露的熔池便于廢料裝爐,并使?fàn)t料直接與熔池內(nèi)的熔體接觸而快速熔化,敞口井上方有將廢料搗入熔體內(nèi)的壓料裝置。敞口井與熔化室相連,中間由爐門(mén)隔開(kāi),兩者熔池在爐門(mén)以下相通。熔化室由爐門(mén)和爐頂封閉,室內(nèi)燒嘴加熱熔鋁。熔化室爐襯下底外配置有攪 拌熔體的電磁攪拌器。電磁攪拌器的位置可調(diào)。這種爐最適用于金屬鋁廢料,特別是空鋁罐,鋁切屑等廢料的重熔,且不用傳統(tǒng)的打壓成包。鋁廢料在敞口井處裝入后,由壓料裝置強(qiáng)行壓入熔體,可加快熔化。這減少了鋁箔等鋁材的燒損,而廢料的表面的油漆和涂料等燃燒時(shí)產(chǎn)生的廢氣,幾乎進(jìn)不到熔化室,全部從敞口上空消散或往煙塵收集器凈化后放空。電磁攪拌提高了熔化率并使成分均勻,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
現(xiàn)代反射爐主要是燃燒氣油,其中關(guān)鍵是燒嘴的結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)的“顏氏快速熔鋁爐”和“顏氏燃燒器”得到推廣應(yīng)用,取得較好的結(jié)果。上海鋁線廠使用燃煤豎式熔鋁爐,對(duì)沒(méi)有條件的中心企業(yè)有一定參考價(jià)值。此時(shí),把煤加入燃燒室燃燒,輔以鼓風(fēng)機(jī)助燃,燃燒產(chǎn)生的火焰通過(guò)翻火墻竄入爐體內(nèi),將熱量引入爐膛熔化鋁料。
電阻爐:電阻爐目前只在一些小型企業(yè)中應(yīng)用,因其熱效率低,熔化速度慢等缺點(diǎn),大型爐子已逐步被反射爐和感應(yīng)爐代替。
為了提高鋁熔煉爐的熱效率進(jìn)行了種種的努力,而其中節(jié)能效果較好的典型例子是開(kāi)發(fā)了填充塔式的快速熔煉爐,它代替了低效率的反射爐。