前(qian)些(xie)時間,筆(bi)者(zhe)以"中(zhong)國再(zai)生(sheng)(sheng)鋁(lv)(lv)產(chan)(chan)業2015形勢預測"為題,報道(dao)了(le)中(zhong)國再(zai)生(sheng)(sheng)鋁(lv)(lv)業的(de)現狀(zhuang)及未(wei)來發(fa)展(zhan)方向.報道(dao)顯示(shi),歷經(jing)數十年的(de)中(zhong)國再(zai)生(sheng)(sheng)鋁(lv)(lv)業目前(qian)基本上還是(shi)(shi)初(chu)級鑄造合(he)金錠.高端變形鋁(lv)(lv)合(he)金尚(shang)處于探索階段,拓展(zhan)產(chan)(chan)品品種(zhong),將是(shi)(shi)中(zhong)國再(zai)生(sheng)(sheng)鋁(lv)(lv)業今后發(fa)展(zhan)方向.歷經(jing)數十年發(fa)展(zhan),然而(er)中(zhong)國再(zai)生(sheng)(sheng)鋁(lv)(lv)產(chan)(chan)業,迄今為止只能(neng)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)初(chu)級鋁(lv)(lv)合(he)金錠,發(fa)人(ren)深思.

    (一)30年前出現的(de)由(you)鋁硅鈦三元合(he)金配制(zhi)(zhi)的(de)含鈦0.6%上下的(de)鋁硅共(gong)晶合(he)金,用(yong)于汽車(che)發動機中的(de)活塞、缸體、缸蓋等零部件制(zhi)(zhi)作,經(jing)試驗室試驗,工業性試驗,以及(ji)5萬、15萬公(gong)里行車(che)試驗,結(jie)果合(he)金有(you)以下優(you)點:有(you)良好的(de)細(xi)化結(jie)晶組織作用(yong)、較高的(de)耐熱性、較高的(de)耐磨性;能使活塞使用(yong)壽(shou)命延長35%左右,合(he)金經(jing)濟效益明(ming)顯.由(you)河(he)南省(sheng)科技(ji)委員(yuan)會發布的(de)鑒定證書注明(ming)ZL108T活塞合(he)金技(ji)術規格(ge)、合(he)金化學成分如下(%):Si:11-12,Cu:1.4-1.6,

    Mg:o.6-0.8,Mn:o.5-0.7,Ti:0.5-0.6,Fe:0.4-0.5,Al余(yu)量.

    來自全國26個單位(wei)派出技術(shu)專(zhuan)家(jia)34人,參與(yu)鑒定(ding),其(qi)中多家(jia)汽車(che)(che)制造廠、拖拉機(ji)廠、活塞(sai)廠及內燃機(ji)配件(jian)制造廠、汽車(che)(che)研究機(ji)構(gou)等.鑒定(ding)具有很高的(de)專(zhuan)業性、權威性.與(yu)此同時產(chan)(chan)出的(de)鋁硅(gui)鈦亞共晶變形合金,經過專(zhuan)業機(ji)構(gou)測試,其(qi)機(ji)械性能(neng)接(jie)近LD2,可作為(wei)LD3代用品(pin),廣泛(fan)(fan)應(ying)(ying)用于建筑業、運輸業等諸多部門,市場空間不可限量.雖然(ran)(ran)上(shang)述產(chan)(chan)品(pin)因其(qi)生產(chan)(chan)方式(shi)、生產(chan)(chan)方法不科學(xue),嚴重(zhong)破壞(huai)電解(jie)工(gong)藝(yi)、損(sun)壞(huai)電解(jie)槽(cao),被(bei)(bei)放棄、禁(jin)用,未能(neng)產(chan)(chan)業化,但(dan)產(chan)(chan)品(pin)的(de)優越性、廣泛(fan)(fan)適用性,仍然(ran)(ran)給人留(liu)下深刻的(de)印象.以(yi)鋁土礦直接(jie)電解(jie),違規蠻干(gan),嚴重(zhong)破壞(huai)電解(jie)工(gong)藝(yi),傷損(sun)電解(jie)槽(cao)被(bei)(bei)放棄禁(jin)用,理所當然(ran)(ran),但(dan)鋁硅(gui)鈦三(san)元合金,不應(ying)(ying)被(bei)(bei)忽視,應(ying)(ying)探索、研發其(qi)它(ta)方式(shi)、方法進(jin)行生產(chan)(chan).

    事實證明,對礦(kuang)石進行(xing)改(gai)性加工處理(li),使(shi)其理(li)化性能適應電解工藝(yi)要(yao)求的(de)復合氧化鋁(lv)(lv)(lv),作為電解添加劑,與(yu)氧化鋁(lv)(lv)(lv)混配進行(xing)電解,經試驗室試驗,可(ke)以(yi)在(zai)保持電解工藝(yi)正常運行(xing)的(de)條(tiao)件下,產出(chu)含有少量(liang)鈦(tai)及硅(gui)的(de)鋁(lv)(lv)(lv)硅(gui)鈦(tai)三元合金(jin),可(ke)用于再生(sheng)鋁(lv)(lv)(lv)深(shen)加工,可(ke)以(yi)產出(chu)上述ZL108T的(de)活塞合金(jin)和(he)亞共(gong)晶變形合金(jin).可(ke)惜此法竟無人問(wen)津,長期被(bei)忽視.我國(guo)再生(sheng)鋁(lv)(lv)(lv)產業步履蹣跚數十年,只能生(sheng)產初級鑄造鋁(lv)(lv)(lv)合金(jin)錠.

    除(chu)了(le)電解法(fa)(fa)之外,還(huan)可(ke)以采用其(qi)它方(fang)式、方(fang)法(fa)(fa).例(li)如電熱(re)法(fa)(fa)、碳熱(re)法(fa)(fa)、化學(xue)置(zhi)換法(fa)(fa)等(deng).關鍵(jian)是要有(you)創新發(fa)展思維(wei)理念和意愿,能勇于(yu)開(kai)拓(tuo)創新.在諸(zhu)多方(fang)法(fa)(fa)中,電熱(re)法(fa)(fa)產(chan)業化已有(you)先例(li).可(ke)煉制含鈦高(gao)硅(gui)的鋁(lv)(lv)硅(gui)合(he)(he)金,以再(zai)生鋁(lv)(lv)、廢雜鋁(lv)(lv)稀釋最(zui)為有(you)效、便捷、科學(xue)合(he)(he)理.如果能使再(zai)生鋁(lv)(lv)產(chan)業與電熱(re)法(fa)(fa)結緣(yuan)伴行,或將是再(zai)生鋁(lv)(lv)產(chan)業轉(zhuan)型(xing)升(sheng)級、迅速(su)產(chan)出高(gao)級鑄造合(he)(he)金、高(gao)端變形(xing)合(he)(he)金的最(zui)強(qiang)勁(jing)有(you)力的引擎,使再(zai)生鋁(lv)(lv)迅速(su)走出低(di)谷,由弱轉(zhuan)強(qiang),面目一新.為此,筆(bi)者就電熱(re)法(fa)(fa)略述拙見(jian)如下(xia).

    (二)電(dian)熱法煉制(zhi)鋁(lv)(lv)硅(gui)鈦合金(jin)工(gong)藝過程(cheng)中,有些重要環節必須妥善處(chu)理(li),倘漠然置之,就會遭到(dao)挫折和失敗,國內外此類事(shi)例比比皆是.上世紀60年代(dai),我國撫順、本(ben)溪(xi)、唐山、上海(hai)等地都曾試過電(dian)熱法煉制(zhi)鋁(lv)(lv)硅(gui)合金(jin),無(wu)一例外,都因(yin)忽略了(le)煉制(zhi)鋁(lv)(lv)硅(gui)合金(jin)的(de)某些環節的(de)特殊要求,先后(hou)放棄了(le)試驗.其主要原因(yin),一是爐(lu)子選(xuan)用(yong)不當,冶煉工(gong)藝事(shi)故(gu)(gu)頻(pin)頻(pin),無(wu)法正常(chang)生產;二是爐(lu)料(liao)配備粗放隨意,產出合金(jin)含鐵高,用(yong)途受限.同時球團耐熱強度不高,造碴多,漲爐(lu)底(di)事(shi)故(gu)(gu)頻(pin)頻(pin)發(fa)生.

    與大多(duo)數礦熱還(huan)原(yuan)工(gong)藝(yi)不同,煉(lian)制鋁硅合(he)金有(you)其特殊性,有(you)特殊要(yao)(yao)(yao)求(qiu).首先(xian),它要(yao)(yao)(yao)求(qiu)反(fan)應(ying)(ying)(ying)區(qu)(qu)能(neng)量密度(du)足(zu)以保(bao)證產出(chu)(chu)的合(he)金能(neng)連續不斷、及(ji)時(shi)地(di)從出(chu)(chu)口(kou)順利淌出(chu)(chu),而且保(bao)持均(jun)衡穩(wen)(wen)定;要(yao)(yao)(yao)求(qiu)反(fan)應(ying)(ying)(ying)區(qu)(qu)溫(wen)度(du)能(neng)穩(wen)(wen)定保(bao)持在(zai)2050℃~2200℃之間,溫(wen)度(du)低了反(fan)應(ying)(ying)(ying)不完全造渣(zha)多(duo),溫(wen)度(du)高了還(huan)原(yuan)金屬特別是鋁會大量揮發;要(yao)(yao)(yao)求(qiu)物(wu)料(liao)成分尤其是還(huan)原(yuan)劑成分穩(wen)(wen)定,保(bao)持反(fan)應(ying)(ying)(ying)區(qu)(qu)導電(dian)率穩(wen)(wen)定;工(gong)藝(yi)過程爐料(liao)要(yao)(yao)(yao)均(jun)勻下移,在(zai)合(he)金及(ji)時(shi)排出(chu)(chu)的同時(shi),CO及(ji)碴也及(ji)時(shi)均(jun)勻排出(chu)(chu);要(yao)(yao)(yao)求(qiu)電(dian)極能(neng)埋得深,電(dian)極消耗保(bao)持均(jun)衡;總之,反(fan)應(ying)(ying)(ying)區(qu)(qu)各項(xiang)工(gong)藝(yi)要(yao)(yao)(yao)素、電(dian)制度(du)、熱制度(du)平衡而不紊亂.

    長期試驗(yan)研(yan)究和(he)生產(chan)(chan)實(shi)踐證明,雖(sui)然大功(gong)率(lv)三(san)相礦熱爐(lu)也能取(qu)得較好的技(ji)術(shu)指標,但與單(dan)(dan)(dan)相單(dan)(dan)(dan)電(dian)極(ji)爐(lu)相比卻相形見(jian)絀,因(yin)而(er)單(dan)(dan)(dan)相單(dan)(dan)(dan)電(dian)極(ji)爐(lu)應是(shi)首(shou)選.用三(san)相三(san)電(dian)極(ji)礦熱爐(lu)煉制鋁硅合金時,各項消耗指標都(dou)偏高(gao),而(er)且經常發生熔煉工藝紊亂(luan),尤其(qi)是(shi)功(gong)率(lv)小的爐(lu)子(zi),無法(fa)正常生產(chan)(chan),勉(mian)強維持,產(chan)(chan)出(chu)的合金含鋁量也達不到(dao)要求,究其(qi)原(yuan)因(yin)主要是(shi):

    (一(yi))小(xiao)功(gong)率(lv)三(san)相爐(lu)(lu)(lu),三(san)根電極三(san)個反應區(qu),即便(bian)較(jiao)大的6300kVA爐(lu)(lu)(lu)子,每相功(gong)率(lv)也(ye)只有6300/3kVA,顯然(ran)反應區(qu)的能(neng)量密度太小(xiao),產(chan)(chan)量小(xiao),無法(fa)連(lian)續出爐(lu)(lu)(lu),還原(yuan)金屬尤(you)其是鋁在爐(lu)(lu)(lu)子內停留時間(jian)過長,大量揮發,產(chan)(chan)率(lv)低(di),合(he)金中鋁含量少,只能(neng)達到(dao)30%~35%.(二(er))三(san)相爐(lu)(lu)(lu)電抗大,功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)低(di),一(yi)般只有0.78~0.88,加(jia)以功(gong)率(lv)小(xiao),相對地(di)爐(lu)(lu)(lu)壁、爐(lu)(lu)(lu)面、爐(lu)(lu)(lu)底散熱(re)面積大,熱(re)效率(lv)低(di),電耗高.

    (三)煉制鋁硅(gui)合金,工藝(yi)要(yao)求采用低電(dian)壓大電(dian)流(liu),這時有效電(dian)阻及無功電(dian)阻值在(zai)不斷變(bian)化,無法(fa)做到三相(xiang)(xiang)功率完全(quan)一致,三個反應(ying)區能量密度均衡(heng),為了(le)消(xiao)除這種(zhong)不均衡(heng)狀態,就要(yao)經常變(bian)動(dong)變(bian)壓器二(er)次相(xiang)(xiang)序,迫(po)使停電(dian),破壞(huai)了(le)熔煉工藝(yi),金屬(shu)產率低,電(dian)耗增加.與單相(xiang)(xiang)單電(dian)極爐比(bi)較(jiao),鋁及硅(gui)的損失(shi)都大,

    (四(si))三(san)相(xiang)電(dian)爐(lu)因三(san)相(xiang)功率(lv)不(bu)均衡,需要(yao)調整,致(zhi)使三(san)根(gen)電(dian)極上下(xia)移動頻繁,反(fan)應區(qu)能量密度均衡遭破壞,各(ge)項工(gong)藝要(yao)素(su)也隨之變壞,還原反(fan)應無(wu)法快速、完全地進行,生產出現紊亂,爐(lu)子(zi)經常處于不(bu)滿(man)負荷狀態.

    (五)三相(xiang)電爐(lu)(lu)三根電極之間產生分流,這不但降(jiang)低了反應區的能量密度(du),還(huan)使爐(lu)(lu)子上(shang)部(bu)的溫度(du)升高,降(jiang)低了爐(lu)(lu)料電阻,迫(po)使電極埋入深度(du)變淺(qian),導致難熔物SiC、Al4C3積存于爐(lu)(lu)底(di),造(zao)成塌料、漲爐(lu)(lu)底(di)事故,無法正常生產,直至最終被迫(po)放(fang)棄(qi)生產.

    認真總(zong)結(jie)經驗,同時并(bing)參考(kao)國(guo)外經驗,不難得出(chu)結(jie)論,電熱法(fa)煉制(zhi)鋁(lv)硅合金(jin),確實(shi)有其特殊性,有一定難度,但如果爐(lu)子選用(yong)得當,爐(lu)子具備了煉制(zhi)鋁(lv)硅合金(jin)所必(bi)備的(de)(de)功(gong)(gong)能,煉制(zhi)鋁(lv)硅合金(jin)是(shi)(shi)完(wan)全(quan)可(ke)行的(de)(de).前蘇聯數(shu)十年的(de)(de)經驗證明,爐(lu)子的(de)(de)功(gong)(gong)率必(bi)需(xu)保(bao)證反應區能量密度足夠大(da),足以保(bao)證每分(fen)鐘的(de)(de)產量達到連續出(chu)爐(lu)同時帶出(chu)積存于爐(lu)底部的(de)(de)碴,三(san)相爐(lu)的(de)(de)有功(gong)(gong)功(gong)(gong)率通常(chang)(chang)是(shi)(shi)13000kVA以上,單相單電極爐(lu)的(de)(de)有功(gong)(gong)功(gong)(gong)率通常(chang)(chang)是(shi)(shi)10000kVA以上.

    在選用三相爐(lu)時,16500kVA以上(shang)的(de)爐(lu)子,為了使(shi)三相有(you)功(gong)(gong)功(gong)(gong)率保持平(ping)衡(heng),反應(ying)區能量(liang)密度均衡(heng)穩(wen)定,建議采用二次低(di)壓補償(chang)裝置(zhi)(zhi)(zhi)(西安瑞弛冶金(jin)設備公司首創),以使(shi)功(gong)(gong)率因數提高到0.93左(zuo)右.如有(you)適用調(diao)頻裝置(zhi)(zhi)(zhi),亦應(ying)采用.在采用三相能量(liang)平(ping)衡(heng)裝置(zhi)(zhi)(zhi)時,可使(shi)三相能量(liang)保持平(ping)衡(heng),相電壓50~55V以使(shi)低(di)電壓大電流.

    在(zai)選用(yong)單(dan)相(xiang)單(dan)電(dian)極時,增設調(diao)頻(pin)(pin)柜(ju),可(ke)(ke)使電(dian)耗降低(di)7%~10%,功(gong)(gong)率(lv)因數達0.93上下.在(zai)利(li)(li)用(yong)閑(xian)置(zhi)礦熱爐時,功(gong)(gong)率(lv)6300kVA的(de)爐子改造后功(gong)(gong)率(lv)可(ke)(ke)增大1.58倍,不屬國家規定淘(tao)汰(tai)之列,新建10000kVA以上單(dan)相(xiang)單(dan)電(dian)極低(di)頻(pin)(pin)爐,建議采用(yong)8927416X專利(li)(li)技(ji)術.舊爐改造可(ke)(ke)采用(yong)兩(liang)種方(fang)式(shi):交-直-交-低(di)頻(pin)(pin)方(fang)式(shi),十二相(xiang)同步-逆變-低(di)頻(pin)(pin)方(fang)式(shi).

    8927416X專利技(ji)術(shu)特(te)點(dian)在(zai)于,爐(lu)(lu)體(ti)(ti)安(an)裝在(zai)爐(lu)(lu)底平車(che)(che)(che)上,爐(lu)(lu)膛內安(an)裝有一根(gen)自焙電(dian)(dian)(dian)極(ji),采用低頻交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan).爐(lu)(lu)體(ti)(ti)外(wai)裝有可(ke)(ke)繞爐(lu)(lu)體(ti)(ti)移動的(de)(de)扒皮(pi)(pi)車(che)(che)(che).爐(lu)(lu)底平車(che)(che)(che)置于基礎上,車(che)(che)(che)板(ban)上設有多條鋼軌,爐(lu)(lu)體(ti)(ti)放在(zai)鋼軌上,爐(lu)(lu)底平車(che)(che)(che)的(de)(de)移動由(you)油缸(gang)和管路(lu)組成液壓系(xi)統控制,可(ke)(ke)使(shi)爐(lu)(lu)體(ti)(ti)沿(yan)爐(lu)(lu)口(kou)方向移動,以改變(bian)電(dian)(dian)(dian)極(ji)在(zai)爐(lu)(lu)膛中(zhong)的(de)(de)位(wei)置.電(dian)(dian)(dian)爐(lu)(lu)采用的(de)(de)交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan),是三(san)相(xiang)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)采用整流(liu)、逆變(bian)電(dian)(dian)(dian)路(lu)技(ji)術(shu)后,構(gou)成的(de)(de)單相(xiang)低頻交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan),亦(yi)即(ji)將三(san)相(xiang)市電(dian)(dian)(dian)經(jing)變(bian)壓器變(bian)壓,再經(jing)可(ke)(ke)控硅整流(liu)、逆變(bian)后,構(gou)成單相(xiang)低頻交(jiao)流(liu)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan).扒皮(pi)(pi)車(che)(che)(che)由(you)車(che)(che)(che)體(ti)(ti)及設于車(che)(che)(che)體(ti)(ti)上的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)焊(han)機、扒皮(pi)(pi)夾(jia)子、汽動裝置組成、車(che)(che)(che)輪放在(zai)爐(lu)(lu)體(ti)(ti)外(wai)側的(de)(de)圓(yuan)形軌道上.

    把(ba)三相(xiang)礦(kuang)熱爐(lu)改(gai)造(zao)成單相(xiang)單電(dian)(dian)極(ji)爐(lu),采用(yong)(yong)交(jiao)(jiao)-直(zhi)-交(jiao)(jiao)-低(di)頻方(fang)式,與8927416X專(zhuan)利技術不同之(zhi)處是,所利用(yong)(yong)的(de)閑置礦(kuang)熱爐(lu)原有(you)(you)爐(lu)體是固定的(de),而電(dian)(dian)極(ji)是可移動(dong)的(de),可以根據工(gong)藝需要隨時(shi)改(gai)變(bian)(bian)(bian)其與出口之(zhi)間(jian)的(de)距離.采用(yong)(yong)十(shi)二相(xiang)同步-逆變(bian)(bian)(bian)-低(di)頻方(fang)式時(shi),原有(you)(you)爐(lu)體也不變(bian)(bian)(bian),只將固定電(dian)(dian)極(ji)裝置改(gai)為可移動(dong),原有(you)(you)變(bian)(bian)(bian)壓(ya)器留用(yong)(yong),其接(jie)線(xian)為A/Y,需再添一臺Y/Y性(xing)能(neng)變(bian)(bian)(bian)壓(ya)器,組成十(shi)二相(xiang)同步-逆變(bian)(bian)(bian)-調頻交(jiao)(jiao)流電(dian)(dian)源,功率增大2/1.265倍(bei).用(yong)(yong)上述兩種方(fang)式改(gai)造(zao)的(de)爐(lu)子,所用(yong)(yong)電(dian)(dian)極(ji)的(de)直(zhi)徑正好與原有(you)(you)爐(lu)體的(de)直(zhi)徑相(xiang)適應.爐(lu)子具(ju)有(you)(you)的(de)電(dian)(dian)氣特性(xing),完全符合(he)煉制鋁硅合(he)金的(de)工(gong)藝要求.

    兩(liang)臺6300kVA經改造的(de)單(dan)相(xiang)單(dan)電(dian)(dian)極低頻爐,其(qi)產量(liang)高于一(yi)臺普通16500kVA三相(xiang)爐子的(de)產量(liang),其(qi)創造的(de)技術、經濟效益(yi)更優于后者.前蘇(su)聯長期實踐經驗證明,采用單(dan)相(xiang)供(gong)電(dian)(dian)的(de)六根電(dian)(dian)極排成一(yi)行的(de)長方形電(dian)(dian)爐,煉制鋁硅合(he)金最有(you)發展(zhan)前途(tu),它具有(you)良好(hao)的(de)工藝與電(dian)(dian)氣特性,功率(lv)因數(shu)提高5%~7%,電(dian)(dian)耗下降15%.

    鑒于各地多(duo)有(you)(you)閑置三相礦熱(re)爐,建議(yi)選(xuan)擇(ze)條件(jian)好的爐子(zi)(zi),就地(或移(yi)地)加以改(gai)造(zao),將(jiang)其改(gai)造(zao)成為單相單電極低頻爐.改(gai)造(zao)后的爐子(zi)(zi)將(jiang)具(ju)有(you)(you)諸多(duo)優點.現以6300kVA三相爐子(zi)(zi),以十二相同步——逆(ni)變——低頻方式改(gai)造(zao)為例,加以說(shuo)明:

    (1)改造后的爐子,功率(lv)增大為9960kVA,完(wan)全可(ke)保證連續出(chu)爐的工藝要求(qiu).

    (2)利用原有爐(lu)體、設施(shi),可節(jie)省大量投資(zi),并不(bu)難在3~5個月內投入生產(chan).

    (3)由于單相單電極能量密度大(da),反應區各項技(ji)術要素穩定(ding),溫度易于控制在所要求的2050℃~2200℃之間.

    (4)由于只有一(yi)根電(dian)(dian)極,消除了(le)電(dian)(dian)極間分流(liu),電(dian)(dian)極埋入深度大,保證了(le)電(dian)(dian)流(liu)通過電(dian)(dian)弧直達爐底,反應區能量密度衡定,還原反應正常進(jin)行(xing),提高了(le)熱效(xiao)率,減少(shao)了(le)熱損(sun)失.

    (5)改造(zao)后的(de)爐子電(dian)極與(yu)出爐口之間距離可調整(電(dian)極可移動)溫度高(gao),保證了(le)還(huan)原金屬及爐渣及時排出,金屬收(shou)率提高(gao),同時中(zhong)間產(chan)物SiC、Al4C3等難(nan)熔物較易被Al2O3還(huan)原,避免漲(zhang)爐底現象(xiang)發(fa)生.

    (6)一根可(ke)(ke)移(yi)動電極,可(ke)(ke)保持電爐滿(man)負荷運(yun)(yun)行(xing),功率(lv)利(li)用(yong)率(lv)可(ke)(ke)達100%,必要時(shi)改(gai)變電極與出爐口之間的距(ju)離,超(chao)負荷運(yun)(yun)行(xing),可(ke)(ke)利(li)用(yong)"平谷(gu)峰"電價制度,于夜(ye)間(谷(gu)時(shi))多用(yong)電,以降低平均(jun)電價.

    (7)由(you)于(yu)一根電極(ji),暴露于(yu)空氣(qi)中爐(lu)料(liao)中面積小因而消耗少,鐵(tie)質電極(ji)殼(ke)相應消耗少,有利于(yu)降低(di)合金含鐵(tie)量.

    (8)一(yi)根(gen)電(dian)(dian)(dian)極便(bian)于(yu)調(diao)頻柜安裝(zhuang)、維護,而低頻的應用與(yu)推廣(guang),是(shi)國家(jia)節(jie)能措施,將(jiang)工頻50Hz調(diao)低為0~3Hz,可以減少大(da)電(dian)(dian)(dian)流線路的電(dian)(dian)(dian)抗,節(jie)能降耗.頻率0~3HZ具有(you)直流的功能,功率分(fen)布合理,不偏弧,電(dian)(dian)(dian)流集(ji)膚效應減少,均(jun)勻流過電(dian)(dian)(dian)極,溫度高而平穩,原料(liao)還(huan)原率高,電(dian)(dian)(dian)磁攪(jiao)拌力大(da),微粒渣(zha)反復碰撞形(xing)成大(da)顆粒,易于(yu)分(fen)離(li),使合金中混渣(zha)少,質量高,并有(you)利于(yu)合金精制(zhi).

    (9)單相單電(dian)(dian)(dian)極低(di)頻爐,不(bu)(bu)但(dan)優于(yu)(yu)三相爐,也優于(yu)(yu)直流爐.直流電(dian)(dian)(dian)爐2/3的(de)功率在(zai)(zai)陽極(爐底),由于(yu)(yu)熱量過于(yu)(yu)集中(zhong)(zhong),不(bu)(bu)能充分利(li)用,并(bing)造成局部過熱,導致還(huan)原金(jin)(jin)屬大量揮發(fa),使(shi)(shi)金(jin)(jin)屬收率降(jiang)低(di),電(dian)(dian)(dian)耗(hao)增大.國外使(shi)(shi)用直流爐煉制鋁(lv)(lv)硅(gui)合(he)金(jin)(jin),每噸合(he)金(jin)(jin)耗(hao)電(dian)(dian)(dian)15000度以(yi)上,國內在(zai)(zai)煉制工業硅(gui)時每噸硅(gui)耗(hao)電(dian)(dian)(dian)竟高(gao)(gao)達16500度,而低(di)頻爐可使(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)耗(hao)低(di)于(yu)(yu)13000度/噸合(he)金(jin)(jin).(10)一根(gen)電(dian)(dian)(dian)極,消除(chu)了三相三根(gen)電(dian)(dian)(dian)極的(de)三角(jiao)區,便于(yu)(yu)操作,特(te)別(bie)是便于(yu)(yu)機械(xie)化、自動化改造,也便于(yu)(yu)采用中(zhong)(zhong)空電(dian)(dian)(dian)極,用氮氣(qi)將(jiang)氧化鋁(lv)(lv)、剛玉(yu)或高(gao)(gao)鋁(lv)(lv)礦粉與炭粉吹(chui)進反(fan)應區,使(shi)(shi)其直接反(fan)應,以(yi)提高(gao)(gao)合(he)金(jin)(jin)中(zhong)(zhong)鋁(lv)(lv)含量.

    (11)單相單電極低頻爐較三相爐排出煙塵少(shao)30%,噪音小,利于環保達(da)標(biao),利于粉末(mo)提(ti)純加密技術的應用(yong),實施(shi)無廢(fei)(fei)料廢(fei)(fei)渣生產.

    一(yi)(yi)座(zuo)改(gai)造后(hou)的10000kVA單相單電(dian)極(ji)低頻(pin)礦熱爐,可年(nian)(nian)產含鈦鋁硅(gui)合(he)金約(yue)(yue)6000噸,按每kVA計算(suan)的年(nian)(nian)產量約(yue)(yue)為普通三相爐1.3倍.改(gai)造一(yi)(yi)臺6300kVA三相爐為10000kVA單相單電(dian)極(ji)低頻(pin)爐,所投(tou)資金不(bu)難在(zai)投(tou)產后(hou)一(yi)(yi)年(nian)(nian)內收回(hui).

    正是(shi)由(you)于單(dan)(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)單(dan)(dan)(dan)電(dian)極(ji)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)的優越功(gong)能(neng),上(shang)世紀40年代(dai),前蘇聯一種被稱為‘米格爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)’的單(dan)(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)單(dan)(dan)(dan)電(dian)極(ji)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)風行(xing)一時,但由(you)于對電(dian)網干擾大被禁止(zhi).我國在上(shang)世紀50年代(dai)由(you)前蘇聯幫(bang)助(zhu)建(jian)(jian)造(zao)(zao)的供煉(lian)硅用(yong)5000kVA單(dan)(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)雙電(dian)極(ji)礦(kuang)熱爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu),采用(yong)連(lian)續出(chu)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)工藝(yi)噸硅單(dan)(dan)(dan)耗(hao)可(ke)較(jiao)(jiao)三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)低約10%以上(shang).單(dan)(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)單(dan)(dan)(dan)電(dian)極(ji)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)較(jiao)(jiao)三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)三(san)(san)電(dian)極(ji)優勢明(ming)顯.然而迄今為止(zhi)國內(nei)尚未有以單(dan)(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)單(dan)(dan)(dan)電(dian)極(ji)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)成功(gong)煉(lian)制鋁硅合金(jin)(jin)(jin)案(an)例,注(zhu)重點仍傾(qing)向于大功(gong)率三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)三(san)(san)電(dian)極(ji)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu),兩家(jia)規(gui)模企(qi)業以鋁硅合金(jin)(jin)(jin)立項,建(jian)(jian)造(zao)(zao)的功(gong)率16500kVA礦(kuang)熱爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu),投產后都轉產鐵合金(jin)(jin)(jin).另外多家(jia)試(shi)煉(lian)制過鋁硅合金(jin)(jin)(jin)的企(qi)業,所選(xuan)礦(kuang)熱爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)都是(shi)三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)三(san)(san)電(dian)極(ji)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu),因而在首選(xuan)單(dan)(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)單(dan)(dan)(dan)電(dian)極(ji)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)同時,不可(ke)忽視三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)三(san)(san)電(dian)極(ji)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu).三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)三(san)(san)電(dian)極(ji)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)經技術改造(zao)(zao)后,完全可(ke)以適(shi)應煉(lian)制鋁硅合金(jin)(jin)(jin)的工藝(yi)要(yao)(yao)求.例如有功(gong)功(gong)率大于13000kVA的爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)子,采用(yong)二次低壓補償,增設三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)平衡自動調整裝置(zhi)和調頻柜(ju)后,按低電(dian)壓大電(dian)流要(yao)(yao)求相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)壓控制在50V~55V之間,反(fan)應區(qu)下移電(dian)極(ji)埋入深,使反(fan)應區(qu)能(neng)量達到最(zui)佳(jia)限度,滿足冶煉(lian)工藝(yi)要(yao)(yao)求,煉(lian)制出(chu)合格合金(jin)(jin)(jin),使冶煉(lian)工藝(yi)運行(xing)正常穩定.

    至于爐(lu)(lu)料(liao)制(zhi)(zhi)備,必須按(an)確定的(de)(de)Al2O3/SiO2(以(yi)下以(yi)A/S表示)平衡配(pei)料(liao),嚴格按(an)操作規程進行(xing),這是煉制(zhi)(zhi)鋁(lv)硅(gui)合金(jin)、鋁(lv)硅(gui)鈦合金(jin)工藝得以(yi)正常進行(xing)的(de)(de)必備條(tiao)件.爐(lu)(lu)料(liao)需經加工清除其中有害雜(za)(za)質(zhi),在所(suo)有雜(za)(za)質(zhi)中最為有害的(de)(de)是Fe2O3,而合金(jin)中鐵的(de)(de)含量很大程度決定合金(jin)的(de)(de)市場競爭(zheng)力(li).含鐵過高(gao)(gao),用于稀釋的(de)(de)原鋁(lv)(或再生鋁(lv)、廢雜(za)(za)鋁(lv))的(de)(de)量加大,配(pei)制(zhi)(zhi)的(de)(de)合金(jin)成本高(gao)(gao),利潤降(jiang)低(di).因此,要求在煉制(zhi)(zhi)的(de)(de)合金(jin)成本不(bu)增加的(de)(de)前提下,含鐵愈(yu)低(di)愈(yu)好,為此特別限定合金(jin)的(de)(de)含鐵量,一般不(bu)超過1.5%.

    在(zai)限定(ding)煉(lian)(lian)制(zhi)(zhi)鋁硅合(he)(he)金(jin)(jin)鐵含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)條件下,對原料選(xuan)(xuan)用、加(jia)工(gong)方(fang)法,特別是除鐵方(fang)法的(de)(de)選(xuan)(xuan)定(ding),必(bi)須做足(zu)文(wen)章(zhang),因為(wei)(wei)這涉及(ji)到市場供求(qiu)(qiu)如物(wu)料價格高低(di)、加(jia)工(gong)費用大小,加(jia)工(gong)難易程度(du),以(yi)及(ji)國(guo)家(jia)政(zheng)策要求(qiu)(qiu)等(deng)諸(zhu)多(duo)方(fang)面因素(su)的(de)(de)綜(zong)合(he)(he)分析、評估等(deng).比方(fang)河南的(de)(de)氧化鋁工(gong)業,由于實施選(xuan)(xuan)礦(kuang)—拜耳(er)工(gong)藝(yi)流程,副產(chan)大量(liang)(liang)(liang)(liang)尾(wei)礦(kuang),為(wei)(wei)使尾(wei)礦(kuang)資源化,獲得(de)國(guo)家(jia)免稅(shui)待遇,可(ke)選(xuan)(xuan)用除鐵尾(wei)礦(kuang)作原料,也(ye)可(ke)以(yi)廢棄低(di)鋁硅比鋁土(tu)礦(kuang),經(jing)除鐵、除雜(za)后,用以(yi)煉(lian)(lian)制(zhi)(zhi)鋁硅合(he)(he)金(jin)(jin),兩者都具有(you)量(liang)(liang)(liang)(liang)大質優特點;山(shan)西省資源條件更為(wei)(wei)優越,高嶺土(tu)普遍含(han)鐵低(di),平均在(zai)0.3%上(shang)下,朔州、忻州等(deng)高鋁煤(mei)(mei)產(chan)地,排放(fang)的(de)(de)高鋁粉煤(mei)(mei)灰(hui)(hui)、煤(mei)(mei)矸石更為(wei)(wei)可(ke)貴(gui).平朔二(er)礦(kuang)所產(chan)粉煤(mei)(mei)灰(hui)(hui)中Al2O3含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)達47%,Fe2O3含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)只有(you)0.44%,不(bu)需要除鐵加(jia)工(gong).另外,懷仁某煤(mei)(mei)礦(kuang)所產(chan)煤(mei)(mei)灰(hui)(hui)粉中Al2O3含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)高達54.22%,A/S1.59,而Fe2O3含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)為(wei)(wei)0.8%,如用作電熱煉(lian)(lian)制(zhi)(zhi)鋁硅合(he)(he)金(jin)(jin)原料,也(ye)不(bu)需要除鐵加(jia)工(gong),懷仁所產(chan)洗選(xuan)(xuan)矸不(bu)需要添加(jia)含(han)Al2O3物(wu)料,還原劑可(ke)選(xuan)(xuan)用洗選(xuan)(xuan)精(jing)煤(mei)(mei),完全可(ke)以(yi)在(zai)煤(mei)(mei)上(shang)多(duo)下功(gong)夫(fu).此(ci)外內蒙古、陜北等(deng)地也(ye)有(you)高鋁煤(mei)(mei)矸石、粉煤(mei)(mei)灰(hui)(hui)產(chan)出,托克托電廠排放(fang)的(de)(de)粉煤(mei)(mei)灰(hui)(hui)Al2O3含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)達54.77%,SiO2:36.5%、A/S1,51、Fe2O3含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)2.29%,經(jing)高梯度(du)磁(ci)分選(xuan)(xuan)可(ke)降至0.6%,無需添加(jia)含(han)Al2O3物(wu)料,可(ke)直接(jie)用以(yi)制(zhi)(zhi)團(tuan).實際上(shang),全國(guo)可(ke)資源利用的(de)(de)煉(lian)(lian)制(zhi)(zhi)鋁硅合(he)(he)金(jin)(jin)原料可(ke)謂取(qu)之不(bu)盡,用之不(bu)竭.

    原料制備的(de)另一個重(zhong)要環節是制團(tuan)工(gong)藝(yi).球(qiu)團(tuan)要求細度(du)(du)、導電(dian)度(du)(du)、機械強度(du)(du)、孔隙度(du)(du)等要充分滿(man)足(zu)冶煉(lian)工(gong)藝(yi)要求,球(qiu)團(tuan)耐(nai)熱(re)(re)強度(du)(du)決(jue)定(ding)冶煉(lian)過程(cheng)造(zao)碴多(duo)少(shao)的(de)決(jue)定(ding)因(yin)素,耐(nai)熱(re)(re)強度(du)(du)必(bi)須保證球(qiu)團(tuan)順利進入(ru)反應區.正(zheng)常(chang)運轉時約有14%~17%的(de)殘碴形(xing)成(cheng),其成(cheng)分主要是多(duo)鋁(lv)紅柱石(3Al2O3.2SiO2)、剛玉(yu)、六鋁(lv)酸鈣(gai)(Ca.6Al2O3)、SiC、AlOC等,通(tong)常(chang)在連續出(chu)爐時被帶出(chu)爐外(wai),返回流(liu)程(cheng),如果球(qiu)團(tuan)耐(nai)熱(re)(re)程(cheng)度(du)(du)不夠,造(zao)碴過多(duo)無法及時排(pai)出(chu)爐外(wai),會引(yin)發漲(zhang)爐底(di)事(shi)故,事(shi)故頻發會造(zao)成(cheng)無法正(zheng)常(chang)生產(chan).

    總之,性能優越適用礦熱爐,優良合格球團,是煉(lian)制鋁硅合金的必備條件,不可(ke)漠然(ran)置之.

    (三)除了(le)上述通(tong)用(yong)方式,還可創(chuang)新(xin)其(qi)(qi)他探索(suo)方法,例如煉制鋁(lv)(lv)(lv)硅(gui)鈦(tai)合(he)金(jin)(jin)或(huo)鋁(lv)(lv)(lv)鐵合(he)金(jin)(jin)使其(qi)(qi)分離制取含鐵低,并含有(you)(you)其(qi)(qi)他有(you)(you)益成份的(de)鋁(lv)(lv)(lv)合(he)金(jin)(jin)或(huo)含有(you)(you)少(shao)量鋁(lv)(lv)(lv)的(de)鐵合(he)金(jin)(jin),而產(chan)出的(de)含有(you)(you)少(shao)量硅(gui)、鈦(tai)的(de)鋁(lv)(lv)(lv)合(he)金(jin)(jin),與再生(sheng)鋁(lv)(lv)(lv)、廢雜(za)鋁(lv)(lv)(lv)熔配如同上述成分的(de)鋁(lv)(lv)(lv)硅(gui)亞共晶變形合(he)金(jin)(jin).

    上世紀90年代,我國鋁硅(gui)鐵首創焦作李封鐵合(he)金廠,去(qu)前蘇聯(lian)參觀訪問回(hui)國后即試驗電熱法(fa)煉(lian)制(zhi)鋁硅(gui)鐵合(he)金一舉成功,投產后頭3天煉(lian)出的合(he)金成分(fen)如下(xia):

    如(ru)果能(neng)使鐵含(han)(han)量(liang)保持到10%或以(yi)下(xia),運用振動法(fa)、重力(li)離(li)心法(fa)、或水淬—磁選法(fa),或可(ke)(ke)能(neng)把鐵含(han)(han)量(liang)降至(zhi)2%~3%,含(han)(han)鐵2%~3%的(de)鋁(lv)硅合金(jin)(jin)(jin)與適(shi)量(liang)再(zai)生(sheng)鋁(lv)或廢雜鋁(lv)熔配(pei),可(ke)(ke)配(pei)制(zhi)出含(han)(han)鐵0.7以(yi)下(xia),含(han)(han)鈦適(shi)量(liang)的(de)鋁(lv)硅亞共晶(jing)變形合金(jin)(jin)(jin),合金(jin)(jin)(jin)機械性(xing)能(neng),經測(ce)試與LD2接近,可(ke)(ke)作(zuo)為(wei)LD2的(de)代(dai)用品廣泛應(ying)用于建筑業(ye)(ye)、運輸業(ye)(ye)等方面,從而使產能(neng)過剩的(de)鋁(lv)硅鐵就可(ke)(ke)在(zai)自救的(de)同時(shi)助推再(zai)生(sheng)鋁(lv)業(ye)(ye)轉(zhuan)(zhuan)型升級脫困轉(zhuan)(zhuan)強.

    可(ke)配制的(de)鋁(lv)硅亞(ya)共晶變形(xing)合金(jin)成(cheng)份及(ji)測試結果如下:1.Al-6%Si-1%Ti合金(jin)可(ke)以軋制成(cheng)板、擠壓(ya)成(cheng)各種規格的(de)棒、管、型材等.勿需中間退火可(ke)直接將管毛料拉拔成(cheng)一定(ding)規格尺寸的(de)半成(cheng)品.

    2.為保證得到具有較(jiao)好綜合(he)性能(neng)的Al-6%Si變形(xing)鋁合(he)金,鈦含(han)量應該限制在0.5%~1.0%的范圍較(jiao)適宜.

    3.Al-6%Si-1%

    Ti合(he)金(jin)板的機械性(xing)能,在冷變形狀(zhuang)態下抗拉強度、屈服(fu)強度比工(gong)業純鋁高約5~7kg/mm2,延伸率(lv)基本相當:在退火狀(zhuang)態時,Al-6%Si-1%

    Ti合(he)金的抗拉強(qiang)度比工業純鋁(lv)高(gao)約5kg/mm2,屈服強(qiang)度略高(gao),延伸(shen)率(lv)基本相(xiang)同,與同樣狀態下的LD2合(he)金相(xiang)比,抗拉強(qiang)度略低,延伸(shen)率(lv)相(xiang)對較高(gao).

    4.Al-6%Si-1%Ti合金擠壓棒(bang)(bang)的機(ji)械性能,在退火狀態(tai)下(xia)抗拉強度(du)、延伸(shen)率比工業純鋁高,與同狀態(tai)下(xia)的LD2合金棒(bang)(bang)之(zhi)抗拉強度(du)基本接近,但延伸(shen)率和(he)硬(ying)度(du)要略(lve)高些,斷面收縮率約低15%有希望成為退火狀態(tai)下(xia)LD2合金棒(bang)(bang)的代(dai)用材料.

    5.該合金(jin)成型(xing)性好(hao),型(xing)材可一(yi)次彎成900角不裂.如與廢雜鋁熔配,廢雜鋁中銅、鋅等金(jin)屬有益無(wu)害(hai).此外還有一(yi)種(zhong)過共晶鋁硅合金(jin)早已(yi)問世(shi)也應重視(shi).

    關(guan)鍵仍(reng)是除(chu)鐵(tie),2%~3%的鐵(tie)含量(liang),在稀(xi)(xi)釋(shi)硅的同時也(ye)被稀(xi)(xi)釋(shi).倘鐵(tie)含量(liang)稀(xi)(xi)釋(shi)不(bu)到位(wei),再以(yi)重力離心法二次(ci)除(chu)鐵(tie),可(ke)將其清除(chu)到0.5%以(yi)下.

    研究表明,鋁(lv)硅(gui)鐵合金中三元相為:Fe2SiAl8、FeSiAl6、FeSiAl4,且在硅(gui)中溶(rong)解極小.用(yong)振(zhen)動法、重力離心法、水淬-磁選法有可(ke)(ke)(ke)能(neng)把鐵清除到2%~3%上下,自然混鋅法亦可(ke)(ke)(ke)一試.不論(lun)哪種方式,產出的(de)副產品都可(ke)(ke)(ke)再利用(yong),其(qi)經濟效益仍可(ke)(ke)(ke)維持高(gao)位.

    利用鐵(tie)在高溫(wen)時(shi)能(neng)有效抑(yi)制鋁(lv)(lv)(lv)的揮發,碳(tan)熱(re)法(fa)(fa)煉制鋁(lv)(lv)(lv)硅合金(jin),也是一個(ge)可(ke)行(xing)(xing)的選項.國外許多國家都(dou)曾試(shi)驗(yan)過(guo).日本(ben)企(qi)業以高溫(wen)間(jian)接(jie)加熱(re)法(fa)(fa),以氧化(hua)鋁(lv)(lv)(lv)、氧化(hua)鐵(tie)粉(fen)、石(shi)墨粉(fen)按重量比60:15:25混合制團(tuan),在21500C高溫(wen)下,保(bao)溫(wen)30分鐘,煉制出鋁(lv)(lv)(lv)鐵(tie)Fe/AL2.61的鋁(lv)(lv)(lv)鐵(tie)合金(jin).由(you)于(yu)鐵(tie)在鋁(lv)(lv)(lv)中(zhong)固(gu)溶度(du)受熔(rong)體溫(wen)度(du)左右,低溫(wen)時(shi)固(gu)溶度(du)隨(sui)之降(jiang)低,共晶溫(wen)度(du)時(shi)降(jiang)至0.03%~0.05%,其時(shi)鐵(tie)呈原(yuan)子(zi)團(tuan)存在而不(bu)紊亂,可(ke)以多種(zhong)方式(shi)予以清除(chu);由(you)于(yu)鐵(tie)不(bu)熔(rong)于(yu)鋅(xin)和鉛也可(ke)以混鋅(xin)法(fa)(fa)、混鉛法(fa)(fa)進(jin)行(xing)(xing)處理.上世紀80年代日本(ben)人還曾以高爐法(fa)(fa)進(jin)行(xing)(xing)試(shi)驗(yan),產出的合金(jin)含(han)鋁(lv)(lv)(lv)60%以上,含(han)鐵(tie)20%~25%,含(han)硅10%~15%,雖然兩種(zhong)方式(shi)都(dou)未(wei)能(neng)產業化(hua),但都(dou)有改進(jin)優化(hua)余地,具有一定參考價(jia)值(zhi).