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再生真人ag平台熔煉原理

發布日期:2018-11-19 作者:客服 點擊:

    1.1熔煉過程中鋁液與環境的相互作用

  

  1.1.1熔煉過程中熱的轉移

  

  固體金屬在爐內加熱熔化所需要的能量,要由熔煉爐的熱源供給。由於采用能源的不同,其加熱方式也不一樣,目前基本爐型仍是火焰爐

  

  鋁雖然熔點低(660℃),但由於熔化潛熱(393.56KJ/kg)和比熱大[固態1.138 kJ/(Kg﹒K),液態1.046 kJ/(kg﹒K)],熔化1kg所需的熱量要比銅的大得多,而鋁的黑度(=0.2)僅為銅、鐵的1/4,因此鋁和真人ag平台的火焰熔煉爐的熱力學設計難度大,較難實現理想的熱效率。

  

  下麵講講火焰爐的熱交換過程。火焰給被加熱物體的熱量(Q)為: Q=QGC+QSC

  

  QGC-燃燒氣體傳到受熱麵的熱量,KJ/h;

  

  QSC-爐壁傳給受熱麵的熱量,KJ/h。

  

  QGC=(αGCεC+αC)(tG-tC)

  

  QSC=(αGSФSC+αabεb)(tS-tC)

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  αGC-燃燒氣體與受熱麵之間輻射傳熱係數,kJ/(m2﹒h﹒℃);

  

  αC-燃燒氣體與受熱麵之間的對流傳熱係數,kJ/(m2﹒h﹒℃);

  

  αab-被燃燒氣體吸收的爐壁輻射熱量的熱輻射係數,kJ/(m2﹒h﹒℃)。

  

  從以上各式可以看出,提高金屬受熱量,一方麵是增大(tG-tC)和(tS-tC)即提高爐溫,這對爐體和金屬熔體都有不利影響;另一方麵,由於鋁的黑度很小,提高輻射傳熱是有限的。因此隻能著眼於增大對流傳熱係數,對流傳熱係數與氣體流速有以下關係:

  

  當燃燒氣體的流速V<5m/s時, αc=5.3+3.6V[kJ/(m2﹒h﹒℃)]

  

  當燃燒氣體的流速V>5m/s時, αc=647+v0.78[kJ/(m2﹒h﹒℃)]

  

  可見提高燃燒氣體的流速是有效的,以前多采用低速燒嘴(5~30m/s),近年采用了高速燒嘴(10    0~300m/s),使熔爐的熱效率有很大提高。

  

  1.1.2合金元素的溶解與揮發

  

  1.1.2.1合金元素在鋁中的溶解

  

  合金添加元素在熔融鋁中的溶解是合金化的重要過程。元素的溶解與其性質有密切關係,受添加元素固態結構結合力的破壞和原子在鋁液中的擴散速度控製。元素在鋁液中的溶解作用可用元素與鋁的合金係相圖來確定,通常與鋁形成易熔共晶的元素容易溶解;與鋁形成包晶轉變的,特別是熔點相差很大的元素難於溶解。如Al-Mg、Al-Zn、Al-Cu、Al-Li等為共晶型合金係,其熔點與鋁也較接近,合金元素較容易溶解,在熔煉過程中可直接添加鋁熔體中;但Al-Si、Al-Fe、Al-Be等合金係雖也存在共晶反應,由於熔點與鋁相差較大,溶解很慢,需要較大的過熱才能完全溶解;Al-Ti、Sl-Zr、Al-Nb等具有包晶型相圖,都屬難溶金屬元素,在鋁中的溶解很困難,為了使其在鋁中盡快溶解,必須以中間合金形式加入。

  

  1.1.2.2元素的蒸發

  

  蒸發這一物理現象在熔煉過程中始終存在。金屬的蒸發(或稱揮發),主要取決於蒸氣壓的大小。在相同的熔煉條件下,蒸氣壓高的元素易於揮發。可把真人ag平台的添加元素分為兩組,Cu、Cr、Fe、Ni、Ti、Si等元素的蒸氣壓比鋁小,蒸發較慢;Mn、Li、Mg、Zn、Na、Cd等元素的蒸氣壓比鋁的大,較易於蒸發,熔煉過程中的損失較大。

  

  1.1.3金屬與爐氣的作用

  

  熔煉過程中,金屬以熔融或半熔融狀態暴露於爐氣並以之相互作用的時間長,往往容易造成金屬大量吸氣,氧化和形成其他非金屬夾雜。

  

  1.1.3.1鋁與氧反應

  

  鋁與氧的親和力大,易氧化。在500~900℃範圍內,純鋁表麵將形成一層不溶於鋁液的、難熔的、致密的γ-Al2O3氧化膜,這層膜能阻止鋁液的繼續氧化。這一特性對熔煉工作帶來了很大方便,熔煉時不需要采取特殊的防氧化措施(鋁-鎂合金除外)。

  

  加入合金元素對真人ag平台的氧化有一定的影響,其影響與加入的元素使氧化物呈現的結構以及對氧的親和力的大小有關。當在鋁中加入Si、Cu、Zn、Mn等合金元素時,對鋁的氧化膜影響極小,因為這些元素與氧的親和力較小,而且加入鋁中後,表麵膜將變為由這些元素的氧化物在γ-Al2O3中的固溶體(γ-Al2O3﹒MeO)所組成,此時合金的氧化膜仍是致密的,能夠阻礙合金的繼續氧化。以此相反,當在鋁中加入堿土及堿金屬(如鎂、鈣、鈉等)時,由於這類元素較為活潑,與氧的親和力比鋁的大,因此將優先氧化,而且這些元素大多數是表麵活性物質,易富集在鋁液表麵,從而改變了氧化膜的性質。如Mg含量大於1.5%時,表麵氧化膜幾乎已全為氧化鎂膜所組成,而且這些氧化膜多孔疏鬆,不能抑製膜下麵的真人ag平台液的繼續氧化。但若在Al-Mg合金中加入少量的鈹(0.03~0.07%),可提高此時的氧化膜的致密性,鈹也是表麵活性物質,富集在鋁液表麵,且鈹的原子體積小,擴散速度大,鈹原子可滲入氧化鎂膜的鬆孔中,起了填補膜中孔隙的作用,從而使之形成完整的致密膜。在鋁-鎂合金類合金中加入少量的鈣、鋰等元素也具有同樣的功效。

  

  決定氧化膜性質的因素是:①合金元素或氧化膜本身的蒸氣壓,蒸氣壓越低,則越穩定,其保護性能也越好。②合金元素氧化後體積的變化。加入合金元素後,氧化膜的結構是由氧化物體積對產生此氧化物的金屬體積之比來決定的。

  

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