一、熔鋁爐運(yùn)行分析

熔鋁爐是典型的周期式高溫熔煉設(shè)備，一般來說，從鋁錠入爐到熔煉結(jié)束，大致可細(xì)分成以下幾個(gè)階段：裝料期、熔化初期、熔化中期、熔化后期、升溫期、精煉及保溫期。

二、熔鋁爐內(nèi)料堆熔化過程

裝料通常是在熱爐下進(jìn)行的，這時(shí)，燒嘴通常設(shè)在關(guān)閉或小火狀態(tài)，隨著冷爐料的加入，爐溫下降很快，裝料時(shí)間越長(zhǎng)，爐溫下降越多。剛裝入爐的鋁錠在爐內(nèi)呈料堆狀態(tài)，隨著溫度上升，料堆表面的爐料開始熔化，熔融的鋁液向下流動(dòng)，當(dāng)溫度達(dá)到600℃左右時(shí)，支承料堆的強(qiáng)度消失，料堆下降并沒入液面以下，爐內(nèi)逐漸呈水平鏡面。

三、火焰沖擊作用

在料堆沒入液面以前，火焰直接沖擊到料堆上，由于強(qiáng)沖擊作用，爐內(nèi)對(duì)流傳熱效果占主導(dǎo)作用，熱效率最高，爐料熔化最快，爐溫上升緩慢。

四、固液轉(zhuǎn)換過程

隨著料堆逐漸沒入液面，液面下的熔體呈固液混合狀態(tài)，對(duì)流傳熱作用逐漸下降，爐溫上升速度逐漸加快并很快達(dá)到定溫（通常設(shè)定在1150～1200℃），輻射傳熱作用逐漸上升，這時(shí)，表面鋁液的溫度上升很快，并將熱量向液面下的固液混合體傳遞，但由于鋁金屬黑度較小，輻射傳熱效率并不高，同時(shí)此過程還伴隨著鋁的固液轉(zhuǎn)化，這個(gè)階段熔體的溫度變化不大，有時(shí)還出現(xiàn)鋁液溫度下降的現(xiàn)象。 

純鋁的固液轉(zhuǎn)變溫度為660℃，鋁的比熱容為880J/kg·℃，熔化潛熱高達(dá)393KJ/kg，使一噸純鋁熔化，需要先升溫到660℃（約需134737Kcal熱量，相當(dāng)于16m³天然氣），然后再將其熔化（約需94020 Kcal熱量，相當(dāng)于11m³天然氣），總共需要27m³天然氣才能將其融化，遠(yuǎn)高于銅（213 KJ/kg）、鎳（305 KJ/kg）等金屬，因此，鋁的固液轉(zhuǎn)化期需要消除更多的熱量。如果考慮到熔鋁爐的熱效率，所需天然氣量會(huì)高很多。 

因此，在爐內(nèi)液面化平以后，一方面由于傳熱效率的降低，另一方面又因固液轉(zhuǎn)化需要更多的熱量供應(yīng)，熔化過程變得更為緩慢，需要的時(shí)間更長(zhǎng)，消耗的熱量更多。同時(shí)，排出的煙氣溫度也最高。

四、鋁液保溫過程

當(dāng)爐內(nèi)固體鋁全部轉(zhuǎn)化成液態(tài)鋁以后，熔體對(duì)熱負(fù)荷的需求大幅減少，鋁液溫度上升速度很快，此時(shí)如不及時(shí)調(diào)整熱量供應(yīng)量，容易出現(xiàn)熔體過熱現(xiàn)象。 

在保溫期，金屬熔體對(duì)熱量的需求較少，這時(shí)，熱負(fù)荷的供應(yīng)主要是補(bǔ)充爐體散熱損失。 

分析上述各階段特點(diǎn)，可得出以下的結(jié)論： 

（1）在加料期，應(yīng)盡可能縮短加料時(shí)間，提高裝料作業(yè)效率，可提高爐子的能源利用率。 

（2）在熔化期，采用高速長(zhǎng)火焰燃燒器，加強(qiáng)火焰對(duì)鋁錠的沖擊能力，可加速鋁錠的熔化速度。 

（3）在液面化平以后及固液轉(zhuǎn)化期，在強(qiáng)化輻射傳熱的同時(shí)提高火焰對(duì)液面的對(duì)流加熱能力，同時(shí)采用必要的熔體攪拌手段，可顯著縮短熔化時(shí)間。 

（4）在固液轉(zhuǎn)化期完成后，鋁液溫度上升很快，應(yīng)及時(shí)控制熱負(fù)荷的供應(yīng)量，避免過燒現(xiàn)象的發(fā)生。 

（5）精煉及保溫期應(yīng)精確控制熱負(fù)荷大小，確保以最小的熱量供應(yīng)量實(shí)現(xiàn)保溫效果，從而降低不必要的能源消耗。  從鋁熔化的過程分析可以看出，在鋁的熔化過程中，各階段熱負(fù)荷的需求情況及熱傳導(dǎo)方式均有很大的差異，只有認(rèn)真分折這些特點(diǎn)，才能做好針對(duì)性的設(shè)計(jì)及控制工作，也只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)熔鋁爐設(shè)計(jì)的最優(yōu)化效果。

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