低壓澆鑄保溫爐加熱方法探討

朱麗芬（無(wú)錫威孚長(zhǎng)安有限責(zé)任公司，江蘇無(wú)錫214000）

低壓澆鑄保溫爐加熱方法探討

朱麗芬（無(wú)錫威孚長(zhǎng)安有限責(zé)任公司，江蘇無(wú)錫214000）

鋁合金鑄造常用的保溫爐有坩堝式保溫爐和箱式保溫爐，由于低壓鑄造原理及工藝要求，低壓澆鑄機(jī)選配密封性較高的箱式保溫爐較多，保溫爐的加熱方式有輻射式和浸入式兩種。本文主要介紹了鋁合金低壓鑄造用保溫爐兩種加熱方式存在的問(wèn)題及解決辦法。

低壓鑄造；保溫爐；輻射式加熱；浸入式加熱

低壓鑄造用保溫爐由鋼材外殼、輕質(zhì)隔熱磚、高強(qiáng)度耐火隔熱材料、加熱管等組成，加熱方式有輻射式和浸入式兩種。輻射式加熱法為傳統(tǒng)且最常用的加熱法，浸入式加熱法節(jié)能高效，是一種正在推廣的加熱法。兩種加熱方式都存在一些問(wèn)題，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中需要解決。

1　輻射式加熱方法

輻射式加熱原理見(jiàn)圖1.

圖1　輻射式加熱原理

保溫爐內(nèi)襯由輕質(zhì)隔熱磚、高強(qiáng)度耐火隔熱材料澆筑成型，通過(guò)空氣熱輻射傳遞熱量，達(dá)到對(duì)鋁液加熱保溫的目的。根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，容量為800 kg的保溫爐，鋁液溫度從700℃加熱到710℃，相關(guān)參數(shù)如表1.

表1　容量為800 kg的輻射式保溫爐加熱參數(shù)

輻射式加熱法加熱均勻，升液管口溫度高，鑄件充型時(shí)升液管內(nèi)鋁液溫度恒定，可充分保證工藝穩(wěn)定性，維持鑄件質(zhì)量穩(wěn)定。以承受1 800 bar高壓的高要求鑄件為例，鑄件內(nèi)部缺陷造成的質(zhì)量廢損PPM（Parts Per Million的縮寫，廢品率統(tǒng)計(jì)常用單位：百萬(wàn)分之一）值在10 000以內(nèi)。

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，輻射式加熱法存在以下問(wèn)題：

1）低壓鑄造生產(chǎn)過(guò)程是連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程，添加鋁液時(shí)保溫爐內(nèi)鋁液溫度的波動(dòng)會(huì)造成生產(chǎn)停頓，鋁液升溫慢。轉(zhuǎn)運(yùn)包內(nèi)鋁液必須比工藝要求上限高10℃～15℃，加液過(guò)程在1 min內(nèi)完成；

2）輻射式加熱對(duì)保溫爐爐膛損害大，在爐壁內(nèi)腔易形成爐瘤（見(jiàn)圖2），隨著保溫爐使用時(shí)間的推移，爐瘤會(huì)快速增長(zhǎng)，導(dǎo)致保溫爐的有效容積縮小，導(dǎo)致加熱管陶瓷保護(hù)套管更換窗口被封無(wú)法維修。一般國(guó)產(chǎn)耐火隔熱材料筑成的保溫爐使用壽命為3年，到期必須重新筑爐，停產(chǎn)至少3～4個(gè)月。經(jīng)過(guò)對(duì)爐瘤的取樣分析檢測(cè)，爐瘤的主要成分是Al2（SO4）3.為延長(zhǎng)保溫爐的使用壽命，需要定期（每3月一次）對(duì)保溫爐進(jìn)行維護(hù)清理，清理時(shí)使用FESCO COVERAL OR1和COVERAL 88鹽，可有效抑制爐瘤生長(zhǎng)和去除爐腔內(nèi)氧化物。

圖2　爐瘤

2　浸入式加熱方法

浸入式加熱原理見(jiàn)圖3.

圖3　浸入式加熱原理

浸入式加熱法的筑爐方式、爐襯材料與輻射式加熱爐相同，僅將加熱管由鋁液上方移至鋁液中，對(duì)鋁液直接加熱，加熱速度快，效率高，能耗低。

根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，容量為800 kg的保溫爐，鋁液溫度從700℃加熱到710℃，相關(guān)參數(shù)如表2.

表2　容量為800 kg浸入式保溫爐加熱參數(shù)

浸入式加熱通過(guò)鋁液的溫度反輻射至爐膛空氣，爐膛不易產(chǎn)生爐瘤，僅需定期清理爐膛，爐膛使用壽命可達(dá)5年以上。

3　兩種加熱方式對(duì)比

對(duì)兩種加熱方式對(duì)比分析可見(jiàn)，同等容量的保溫爐將鋁液從700℃加熱到710℃時(shí)，浸入式加熱比輻射式加熱所用時(shí)間短，加熱功率小，但浸入式加熱爐氣溫度過(guò)低，導(dǎo)致升液管內(nèi)鋁液溫度下降迅速，使得鑄件冒口處凝固時(shí)間比鑄件凝固時(shí)間短，違反鑄件順序凝固的原則［1］，造成鑄件補(bǔ)縮不夠，產(chǎn)生缺陷；使得爐膛空氣溫度低于鋁液溫度，鋁液在充型時(shí)在升液管內(nèi)會(huì)形成降溫過(guò)程，使得工藝要求的鋁液溫度得不到保證，增加工藝的不穩(wěn)定性。同樣以承受1 800 bar高壓的高要求鑄件為例，鑄件內(nèi)部缺陷造成的平均質(zhì)量廢損PPM值在20 000左右，波動(dòng)峰值高時(shí)甚至達(dá)到40 000.升液管內(nèi)鋁液溫度低，還容易在升液管內(nèi)壁形成氧化鋁等有害物質(zhì)，增加鑄件夾雜的風(fēng)險(xiǎn)，影響升液管使用壽命（見(jiàn)圖4）.

圖4　升液管管口狀態(tài)

針對(duì)升液管管口溫度低的問(wèn)題，可采取對(duì)升液管露出鋁液部分包裹保溫石棉的辦法來(lái)解決。在新升液管預(yù)熱后使用前在升液管相應(yīng)部位包裹MOREX-SCN石棉。同樣以承受1 800 bar高壓的高要求鑄件為例，采取該措施后，鑄件內(nèi)部缺陷造成的平均質(zhì)量廢損PPM值在10 000以內(nèi)，達(dá)到輻射式加熱法的同等質(zhì)量水平。

4　結(jié)論

1）保溫爐加熱方式對(duì)升液管內(nèi)鋁液溫度有直接影響；

2）輻射式加熱方式穩(wěn)定性好，但能耗高，對(duì)鋁液加熱速度慢；

3）浸入式保溫爐更符合節(jié)能降本的需求，但穩(wěn)定性差，需要對(duì)升液管加強(qiáng)保溫；

4）升液管內(nèi)鋁液溫度對(duì)鑄件質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。

［1］特種鑄造手冊(cè)編寫組.特種鑄造手冊(cè)：下冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1978.

Research of Holding Furnace Heating Mode in Low Pressure Casting

ZHU Li-fen
（Weifu Chang'an LLC.，Wuxi Jiangsu 214000，China）

Crucible-type and box-type holding furnace are often used in aluminum casting.Because of the theory and technological requirements of low pressure casting，box-type holding furnace is chosen for better sealing performance.Holding furnace plays a very important role in production efficiency and quality of products.The problem and solution of two different heating methods of holding furnace in low pressure aluminum casting are researched in this paper.

pressure casting，holding furnace，radiant heating mode，immersion heating mode

TG243+.3

A

1674-6694（2016）04-0009-02

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.04.003

2016-04-04

朱麗芬（1981-），女，主要從事鋁合金鑄造技術(shù)工作，主管重力鑄造、低壓鑄造工藝。

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.04.004