鋁熔煉應用電磁攪拌器的節能分析 ?

 
    在應用電磁攪拌器以后，電解鋁廠的合金生產技術指標達到國內先進水平，節約了能源、降低了成本、增強了市場競爭力，大大提高了其生存能力。現將其《鋁合金爐節能技術研究》中的一些材料摘錄如下：

　　設計報告

　　先進的工藝裝備必須與高水平的快速熔煉工藝相結合，才能獲得較高的綜合技術經濟指標。在保證熔體質量的前提下盡量提高熔化速度。從節能的角度來看，各項無效熱損失均隨時間的延長而增加。因此縮短金屬熔煉各環節的操作時間，可以提高爐子的生產率，降低能耗，具有明顯的經濟效益。

　　爐料的加熱熔化占整個熔煉時間的70％－80％左右，這是煉鋁中耗能最大的過程。應加大熱負荷以實現強制熔化，來提高熔爐的熔化能力。熔化時，熔體表面層與爐底相接觸部分底溫差達200°C左右，未熔化的處于爐底，如不及使攪拌，則會延長熔化時間，而表面熔體過燒。因此，必須對熔體進行攪拌，加強對流傳熱，加速爐底部分的爐料熔化。同時液面溫度變低，與高溫燃燒氣體溫差加大，有利于加速熱的交換，實踐證明，強制攪拌后，熔體內上下溫差由200°C降至10°C左右，并為合金元素的均勻化創造了良好的動力學條件。電磁攪拌可以在熔體量很少的情況下工作，可提高熔化率10－45％，電磁設備容易實現自動化，并可按給定的程序進行工作。

　　爐底感應方式電磁攪拌器是一種完全不與鋁溶液接觸而靠電磁力對鋁液進行攪拌的裝置，該設備可完全可以代替人工及機械等外力攪拌裝置，基本實現閉門操作，能夠提高各種和金的整體均勻性，縮短熔化時間，減少金屬燒損，提高產品的質量。

　　本公司采用一套平板式爐底攪拌裝置通過感應器的行走對兩臺攪拌爐進行攪拌，大大降低了設備成本。

　　工業應用報告

　　熔煉 試驗過程記錄

　　物料準備根據計算及原料的情況，準備用料共計9946kg，熔煉過程見表1

　　表1 熔煉記錄（ZL102）

　　步驟 時間 爐內情況 操作

　　1 9：20 空爐750℃

　　2 9：20－9：40 固體料 加切頭3252kg、加鋁錠3210kg、點燃兩個燃燒器開始熔化

　　3 10：20 開始熔化 停火、加入30kg覆蓋劑，點火，繼續熔化

　　4 11：20 熔化全部 開電磁攪拌10分鐘

　　5 11：35 全部熔化 測溫695℃，停火，準備加剩余部分料

　　6 11：50 有固體 加入剩余鋁錠3295kg,加入ZLD102合金187kg,加完后點火熔化。

　　7 12：20 全部熔化 開電磁攪拌10分鐘

　　8 12：30 全部熔化 測溫736℃

　　9 12:45 全部熔化 取樣送分析

　　10 13:00 全部熔化 分析合格，凈化，把渣

　　11 13:20 全部熔化 開始鑄造，鑄造爐內溫度731℃

　　電磁攪拌器試驗

　　電磁攪拌器試驗在熔煉爐中進行，設備運行良好，攪拌力分四個擋次可調，從目測和取樣分析看，攪拌效果很好，同時可以明顯縮短熔煉時間和減少燒損。

　　攪拌效果

　　1　鋁合金質量

　　整爐合金液成分偏差小于0.3％，從而提高了鋁合金的質量。表2為合金成分抽樣分析報告。

　　表2ZL102合金成分抽樣分析報告％

　　樣本號 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　熔體溫差小

　　通常上部加熱的熔體，再不進行攪拌的情況下，每100毫米熔體深度，其上下溫差可達20°經電磁攪拌15分鐘，實測其溫差一般為10°C左右。實測情況如下表3表4：

　　表3未實施電磁攪拌熔體表層和底層溫度（°C）

　　樣本號 表層 低層 溫差

　　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電磁攪拌15分鐘熔體表層和底層溫度（°C）

　　樣本號 表層 低層 溫差

　　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　不污染熔體

　　電磁攪拌未非接觸攪拌，因此攪拌過程不會對熔體帶來污染，這對于保持原有的合金成分，控制鐵的含量有重要意義。

　　4　縮短熔煉時間，提高設備的生產能力

　　由于電磁攪拌器可以對熔體實施充分攪拌，使熔體溫度均勻，合金成分能很好的擴散，促進了熔體的傳質和傳熱，因而可縮短熔煉時間。熔煉一爐次成份合格的ZL102合金縮短熔煉時間20％以上，設備的生產能力得到了提高。

　　5　可以降低能源消耗

　　與以前使用的人工攪拌方法不同，由于采用電磁攪拌時不必打開熔化爐爐門，因而可以減少熱損失。另外，可以在低溫下進行熔化，因而可以降低爐內的氣體溫度，從而減少廢氣的熱損失和通過爐壁的散熱損失。此外，由于縮短了熔化時間，且由于熔體溫度均勻，在熔煉過程中可降低熔體溫度50°C，能源消耗可降低20％以上。

　　6　可減輕工人的勞動強度

　　電磁攪拌器操作簡單容易，運行時爐內不須停電和開啟爐門，工人的勞動強度和工作環境得到改善。

　　7　油耗及金屬平衡

　　9：20點火前燃油流量計示數237589升，13：20示數為238501升，第一次試驗過程共用重柴油912升，大約729.6kg。平均油耗73.36kg/t-AL。

　　對產品生產過程中各種鋁渣進行衡量如下：

　　產品：9459kg

　　爐內余鋁（估計）：400kg

　　鋁損失：87kg