兩種電熱合金在金屬鎂抬包加熱中的應(yīng)用分析

劉 杰

(青海鹽湖鎂業(yè)有限公司 金屬鎂廠，青海 格爾木 816000)

在電解車間試生產(chǎn)過程中，鎂液抬包車鋼水包的加熱問題和缺陷逐漸顯現(xiàn)出來，僅僅依靠目前的運(yùn)行維護(hù)方式，已無法滿足生產(chǎn)需求。主要問題表現(xiàn)在：鎂液抬包車鋼水包加熱爐絲工作不穩(wěn)定，壽命短；加熱效率低； 引出棒未固定；引出棒與爐絲連接方式不牢靠；加熱不到工藝要求的預(yù)期溫度。綜上所述，鎂液抬包車鋼水包加熱元器件及接線方式的不合理性，已經(jīng)阻礙了試生產(chǎn)進(jìn)度。開展鐵鉻鋁與鎳鉻加熱材料在金屬鎂抬包加熱過程中的實(shí)際應(yīng)用分析對比，實(shí)現(xiàn)加熱流程的進(jìn)一步有效改進(jìn)，可以進(jìn)一步提升我國工業(yè)生產(chǎn)工作開展進(jìn)程中的金屬應(yīng)用水平，促使我國的工業(yè)發(fā)展獲得更加廣闊的發(fā)展空間和更加理想的發(fā)展前景。

1 電熱合金的種類

當(dāng)下電熱合金主要可以分為兩種：NI-CI-(FE)型和FE-CR-AI型兩個類型。當(dāng)下我國科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展，電熱合金在電熱元件制造工作開展進(jìn)程中的應(yīng)用范圍也開始逐步擴(kuò)大。當(dāng)電熱元件中存在電流流通時，其自身會產(chǎn)生相應(yīng)的焦耳效應(yīng)，進(jìn)而有效地實(shí)現(xiàn)自電能向熱能的靈活轉(zhuǎn)換。當(dāng)下進(jìn)行電熱合金產(chǎn)品的制造，主要應(yīng)用的材料為：電熱絲、圓線材、電阻帶，同時在特定的情況下也可以實(shí)現(xiàn)管材的有效制備。

2 鎂液抬包車鋼水包的加熱問題和缺陷

鐵鉻鋁、鎳鉻電熱合金其抗氧化性能一般都較強(qiáng)，但由于爐內(nèi)含各種氣體，如空氣、碳?xì)夥?、硫氣氛以及氫、氮?dú)夥盏鹊?，這些氣體對元件在高溫使用下都有一定的影響，雖然各種電熱合金在出廠之前都進(jìn)行了抗氧化處理，但在運(yùn)輸、繞制、安裝等環(huán)節(jié)上都會在一定程度上造成元件損傷，從而降低使用壽命，為延長使用壽命，要求在使用前進(jìn)行預(yù)氧化處理，其方法是將安裝完畢的電熱合金元件，在干燥的空氣中通電加熱到低于合金允許最高使用溫度100 ℃～200 ℃，保溫5 h～10 h，然后隨爐緩冷既可。首先，鎂液抬包車鋼水包現(xiàn)有加熱元器件自身的缺陷及引出方式，無法滿足今后生產(chǎn)要求的“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”的生產(chǎn)原則；其次，鎂液抬包車鋼水包爐絲接線方式為Y接(海德魯所用加熱電壓為660 V)，而國內(nèi)的廠用動力用電電壓為380 V，從而實(shí)際工作功率為設(shè)計功率的1/3，無法達(dá)到加熱保溫效果；最后，鎂液抬包車鋼水包使用的接線電纜不是規(guī)定的耐高溫電纜，存在電氣安全隱患。

3 鎳鉻加熱材料在金屬鎂抬包加熱過程中的實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢

(1)具有較高的溫度強(qiáng)度。與鎂鉻鋁材料的應(yīng)用相比，鎳鉻材料的應(yīng)用可以更加理想地實(shí)現(xiàn)電阻溫度系數(shù)的有效保障，與此同時，進(jìn)行鎳鉻加熱材料在金屬鎂抬包加熱過程中的應(yīng)用，可以有效地保障材料的脆性相對較低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了材料的應(yīng)用強(qiáng)度的進(jìn)一步有效提升。

(2)具有十分優(yōu)良的可塑性能。鎳鉻材料的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)在金屬鎂抬包加熱過程中的電熱元件的形態(tài)的靈活塑造，與鐵鉻鋁加熱材料對比，鎳鉻材料的應(yīng)用可以更加有效的實(shí)現(xiàn)電熱元件塑造范圍的進(jìn)一步有效擴(kuò)展。

(3)具有較好的發(fā)射率。鉻加熱材料在金屬鎂抬包加熱過程中的應(yīng)用，可以有效地確保所制造出的電熱元件具有較為合格的發(fā)射率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電熱元件的生產(chǎn)制造質(zhì)量的進(jìn)一步有效提升，為電子器件加工工作的開展提供更加全面的保障。

4 鐵鉻鋁加熱材料在金屬鎂抬包加熱過程中的實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢

(1)具有較為理想的電阻率。與鎳鉻材料相比，鎂鉻鋁材料的應(yīng)用具有更加理想的電阻率，能夠?qū)崿F(xiàn)電能至熱能的更加理想的轉(zhuǎn)換。與此同時，理想的電阻率的獲得可以有效的確保電器元件的應(yīng)用壽命，尤其部分電熱元件中含有細(xì)合金線，元件的電阻率有效保障就更為至關(guān)重要。同時，在進(jìn)行元件的受冷處理以及加工熱處理工作的過程中，鐵鉻鋁加熱材料相對于鎳鉻材料，其形態(tài)更為穩(wěn)定，受到環(huán)境影響相對較低。

(2)具有較高的抗硫性能?？沽蛐阅艿挠行ПＵ弦彩菍?shí)現(xiàn)電器元件的應(yīng)用質(zhì)量性的有效確保的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。由于電器元件在應(yīng)用過程中，容易收到含硫氣體以及含硫腐蝕物的污染，進(jìn)而對其整體應(yīng)用性能產(chǎn)生不可忽視的影響，因此在進(jìn)行元件的制造過程中，應(yīng)當(dāng)盡可能提升其抗腐蝕性。相比較于鎳鉻材料，鐵鉻鋁加熱材料的抗腐蝕性能更為優(yōu)良，更能夠?qū)崿F(xiàn)器件應(yīng)用壽命有效延長。

(3)其表面負(fù)荷相對較高。由于鎂鉻鋁材料允許使用溫度響度較高，與此同時其使用壽命也相對較長，因此其材料制成的元件的表面負(fù)荷量也具有相對理想性，這可以保障元件在應(yīng)用過程中的升溫效率時，有效地降低材料應(yīng)用量，進(jìn)而有效控制元件生產(chǎn)制造成本。

(4)具有較為理想的抗氧化性。發(fā)熱絲在高溫環(huán)境中使用，表面會形成保護(hù)性氧化膜，氧化膜存在一段時間后又會發(fā)生老化，形成不斷生成和被破壞的循環(huán)過程。鐵鉻鋁合金表面上形成AL03氧化膜構(gòu)成較為細(xì)致，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其基本性能的全面提升，同時可以有效提升元件連接性能。同時由于該材料的熔點(diǎn)和電阻率都相對較高，因此這一材料的抗氧化性也相對理想，可以有效保障元件的應(yīng)用的穩(wěn)定性。

(5)具有較為理想的比重。由于材料的密度原因，相對于鎳鉻，鎂鉻鋁材料的比重相對較低，這同時意味著制造作為同等元件過程中應(yīng)用鎳鉻更加省材料，可以有效調(diào)控元件制造成本。

進(jìn)行鐵鉻鋁加熱材料在金屬鎂抬包加熱過程中的實(shí)際應(yīng)用，主要可以將研究內(nèi)容總結(jié)為：具有較為理想的電阻率、具有較高的抗硫性能、其表面負(fù)荷相對較高和具有較為理想的抗氧化性以及具有較為理想的比重五點(diǎn)，當(dāng)下鐵鉻鋁加熱材料已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于元件的生產(chǎn)制造中，可以進(jìn)一步有效保障電熱元件加工技術(shù)應(yīng)用的全面性。

5 鐵鉻鋁與鎳鉻加熱材料在金屬鎂抬包加熱過程中的實(shí)際應(yīng)用改進(jìn)措施

技術(shù)改造必須堅持技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合，短期經(jīng)濟(jì)效益與長期經(jīng)濟(jì)效益相結(jié)合的原則，以產(chǎn)品質(zhì)量、安全性和生產(chǎn)效率為根本，加強(qiáng)調(diào)查研究，有組織按步驟地進(jìn)行。因此，在技術(shù)改造之前，金屬鎂廠應(yīng)專門成立技改工作組，明確職責(zé)權(quán)限，精心組織、統(tǒng)籌安排，保證工期進(jìn)度；廣泛開展調(diào)研，查找金屬鎂廠與外部的差距，結(jié)合行業(yè)技術(shù)水平，確定工藝技術(shù)薄弱環(huán)節(jié)和改造重點(diǎn)，從根本上改善生產(chǎn)現(xiàn)狀，提高生產(chǎn)可靠性和安全性，提升產(chǎn)品質(zhì)量。具體應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：

可實(shí)現(xiàn)“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”的使用標(biāo)準(zhǔn)；同時在使用廠用動力電(380 V)可正常工作，達(dá)到加熱預(yù)期溫度；杜絕電氣安全事故的發(fā)生；延長電爐絲使用壽命；維護(hù)成本降低。同時根據(jù)現(xiàn)實(shí)條件，擬定需要改造的項目，具體改造內(nèi)容可以總結(jié)歸納如下：

(1)將鎂液抬包車的電氣接線方式更改。將鎂液抬包車的Y型接線方式，更改為△型接線方式。可以使電爐絲端電壓為380 V，從而可以做到實(shí)際功率等于設(shè)計功率。

(2)將現(xiàn)有的鐵鉻鋁材質(zhì)的電爐絲，更換為鎳鉻材質(zhì)的電爐絲(鐵鉻鋁材質(zhì)的電爐絲在抬包加熱時的溫度為710 ℃，而鐵鉻鋁材質(zhì)爐絲在700 ℃使用時，抗氧化性差，材質(zhì)表面變脆易斷裂，在這種工況下，電阻率要高于鎳鉻材質(zhì))。

(3)將現(xiàn)有的焊接法引出技術(shù)，提升更改為壓鑄引出方式(焊接工藝使焊接處極易斷裂，且爐絲工作電阻不穩(wěn)定)。

6 結(jié)束語

進(jìn)行鐵鉻鋁與鎳鉻加熱材料在金屬鎂抬包加熱過程中的實(shí)際應(yīng)用分析對比研究，在明確電熱材料的種類和電熱合金的種類以及鎂液抬包車鋼水包的加熱問題和缺陷的基礎(chǔ)上，進(jìn)行鐵鉻鋁與鎳鉻加熱材料在金屬鎂抬包加熱過程中的實(shí)際應(yīng)用改進(jìn)措施的進(jìn)一步思考，可以有效提升金屬鎂抬包加熱技術(shù)應(yīng)用水平。