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(1)单室炉熔炼和保温在同一炉内进行;
(2)双室炉是熔炉,保温炉各自独立工作,通过能加热且温度可控制的U形管输送金属液,由于加料时引起的温度波动和炉渣只存在于熔化炉中,因此可以保证镁合金熔液的纯净;
(3)三室炉中熔化室的温度较低,一般为650℃左右,因而有利于CO2气体保护,中间起到集杂作用,供液室提供压铸用较高温度的镁合金熔液.
通常采用间接加热式坩埚炉来熔炼铸造镁合金,其结构与熔炼铝合金用坩埚炉类似.由于镁合金的理化性质不同于铝合金,因而坩埚材料和炉衬耐火材料不同,并且需要对炉子结构进行适当修改.
图1 镁合金熔炼装置示意
图2 戽出型燃料加热静态坩锅炉(镁合金熔炼用)的横截面
1-铸铁支撑环;2-低碳钢坩锅 3-排气管; 4-黏土耐火砖;
5-出渣门;6-浇铸的耐火材料;7-燃烧通道
图2所示为典型的戽出型燃料加热静态坩埚炉(镁合金熔炼用)的横截面,采用铸勺从坩埚内舀取金属液并手工浇注制备小型铸件.这种坩埚通过凸缘从顶部支起坩埚使坩埚底部留出空隙.这不仅有利与坩埚传热,而且为清理熔炼过程中坩埚表面形成的氧化皮提供了足够的空间.此外,炉腔底部朝出渣门倾斜.由于火苗的冲击,燃料炉坩埚壁局部会出现逐渐减薄现象,因而需要定期检查坩埚壁厚,否则可能发生熔体渗漏事故.
一旦钢坩埚表面形成了氧化皮,氧化铁与镁熔体之间可能发生镁热反应,放出大量热量,产生3273K以上的高温,有可能发生爆炸.因此必须保证炉底没有氧化皮碎屑,并且在坩埚底部放置一个能盛装熔体的漏箱盘以防坩埚渗漏.特别是在某些难以确定是否形成了氧化皮的部位,可以在钢坩埚加热面上包覆一层Ni-Cr合金来减少氧化皮形成,这样做并不会减低炉子的热效率.此外,镁合金熔体也易与一些耐火材料发生剧烈的反应,因此有必要合理选择燃烧炉衬用耐火材料.生产实践表明,高铝耐火材料和高密度"超高温"铝硅耐火砖(57%Si43%Al)的使用效果很好.
设计燃料炉时,出渣门要便于开启.电阻加热型坩埚炉通常采用低熔点材料如锌薄板将出渣门封住.发生熔体泄漏时,锌虽然不能阻止镁合金熔体渗漏,但是可以抑制"烟囱"效应."烟囱"效应往往会加速坩埚氧化.接近或高于熔点时,熔体会发生燃烧,在熔体表面撒熔剂或使用1%SF6混合气体下的无熔剂工艺可以抑制燃烧.当前,对铸造行业的环境控制日益严格,淘汰老式SO2顶戽出型燃料加热炉已成为发展趋势.
熔炼炉的种类和规格很大程度上取决与铸造生产的规模.小型铸造车间分批生产多种不同合金,通常采用升出式坩埚炉.大规模生产镁合金,特别是有严格限制的铸造合金时,可以采用大型熔化装置,合金熔剂添加到一系列坩埚炉中,在坩埚炉内进行熔体处理,包含合金熔炼,稳定化和存储.通常熔体通过倾倒从一个坩埚转移到另一个坩埚,然后从最后的坩埚中直接浇注或手工浇注到铸型中.在熔体转移过程中,必须尽可能地避免熔体湍流,以防止氧化,否则会增加最终铸件中氧化皮和夹杂物.直接燃烧型反射焰炉由于存在过度氧化问题,已经被淘汰了;间接加热型坩埚熔炼方法热效率较低,很少采用;与燃料炉相比,无芯感应电炉初始成本比较高,但运行成本较低,占用空间小.
图略
