低压浇铸保温炉加热方法探讨

朱丽芬（无锡威孚长安有限责任公司，江苏无锡214000）

低压浇铸保温炉加热方法探讨

朱丽芬（无锡威孚长安有限责任公司，江苏无锡214000）

铝合金铸造常用的保温炉有坩埚式保温炉和箱式保温炉，由于低压铸造原理及工艺要求，低压浇铸机选配密封性较高的箱式保温炉较多，保温炉的加热方式有辐射式和浸入式两种。本文主要介绍了铝合金低压铸造用保温炉两种加热方式存在的问题及解决办法。

低压铸造；保温炉；辐射式加热；浸入式加热

低压铸造用保温炉由钢材外壳、轻质隔热砖、高强度耐火隔热材料、加热管等组成，加热方式有辐射式和浸入式两种。辐射式加热法为传统且最常用的加热法，浸入式加热法节能高效，是一种正在推广的加热法。两种加热方式都存在一些问题，在实际生产过程中需要解决。

1　辐射式加热方法

辐射式加热原理见图1.

图1　辐射式加热原理

保温炉内衬由轻质隔热砖、高强度耐火隔热材料浇筑成型，通过空气热辐射传递热量，达到对铝液加热保温的目的。根据实际的生产经验，容量为800 kg的保温炉，铝液温度从700℃加热到710℃，相关参数如表1.

表1　容量为800 kg的辐射式保温炉加热参数

辐射式加热法加热均匀，升液管口温度高，铸件充型时升液管内铝液温度恒定，可充分保证工艺稳定性，维持铸件质量稳定。以承受1 800 bar高压的高要求铸件为例，铸件内部缺陷造成的质量废损PPM（Parts Per Million的缩写，废品率统计常用单位：百万分之一）值在10 000以内。

根据生产经验，辐射式加热法存在以下问题：

1）低压铸造生产过程是连续生产过程，添加铝液时保温炉内铝液温度的波动会造成生产停顿，铝液升温慢。转运包内铝液必须比工艺要求上限高10℃～15℃，加液过程在1 min内完成；

2）辐射式加热对保温炉炉膛损害大，在炉壁内腔易形成炉瘤（见图2），随着保温炉使用时间的推移，炉瘤会快速增长，导致保温炉的有效容积缩小，导致加热管陶瓷保护套管更换窗口被封无法维修。一般国产耐火隔热材料筑成的保温炉使用寿命为3年，到期必须重新筑炉，停产至少3～4个月。经过对炉瘤的取样分析检测，炉瘤的主要成分是Al2（SO4）3.为延长保温炉的使用寿命，需要定期（每3月一次）对保温炉进行维护清理，清理时使用FESCO COVERAL OR1和COVERAL 88盐，可有效抑制炉瘤生长和去除炉腔内氧化物。

图2　炉瘤

2　浸入式加热方法

浸入式加热原理见图3.

图3　浸入式加热原理

浸入式加热法的筑炉方式、炉衬材料与辐射式加热炉相同，仅将加热管由铝液上方移至铝液中，对铝液直接加热，加热速度快，效率高，能耗低。

根据实际的生产经验，容量为800 kg的保温炉，铝液温度从700℃加热到710℃，相关参数如表2.

表2　容量为800 kg浸入式保温炉加热参数

浸入式加热通过铝液的温度反辐射至炉膛空气，炉膛不易产生炉瘤，仅需定期清理炉膛，炉膛使用寿命可达5年以上。

3　两种加热方式对比

对两种加热方式对比分析可见，同等容量的保温炉将铝液从700℃加热到710℃时，浸入式加热比辐射式加热所用时间短，加热功率小，但浸入式加热炉气温度过低，导致升液管内铝液温度下降迅速，使得铸件冒口处凝固时间比铸件凝固时间短，违反铸件顺序凝固的原则［1］，造成铸件补缩不够，产生缺陷；使得炉膛空气温度低于铝液温度，铝液在充型时在升液管内会形成降温过程，使得工艺要求的铝液温度得不到保证，增加工艺的不稳定性。同样以承受1 800 bar高压的高要求铸件为例，铸件内部缺陷造成的平均质量废损PPM值在20 000左右，波动峰值高时甚至达到40 000.升液管内铝液温度低，还容易在升液管内壁形成氧化铝等有害物质，增加铸件夹杂的风险，影响升液管使用寿命（见图4）.

图4　升液管管口状态

针对升液管管口温度低的问题，可采取对升液管露出铝液部分包裹保温石棉的办法来解决。在新升液管预热后使用前在升液管相应部位包裹MOREX-SCN石棉。同样以承受1 800 bar高压的高要求铸件为例，采取该措施后，铸件内部缺陷造成的平均质量废损PPM值在10 000以内，达到辐射式加热法的同等质量水平。

4　结论

1）保温炉加热方式对升液管内铝液温度有直接影响；

2）辐射式加热方式稳定性好，但能耗高，对铝液加热速度慢；

3）浸入式保温炉更符合节能降本的需求，但稳定性差，需要对升液管加强保温；

4）升液管内铝液温度对铸件质量产生直接影响。

［1］特种铸造手册编写组.特种铸造手册：下册［M］.北京：机械工业出版社，1978.

Research of Holding Furnace Heating Mode in Low Pressure Casting

ZHU Li-fen
（Weifu Chang'an LLC.，Wuxi Jiangsu 214000，China）

Crucible-type and box-type holding furnace are often used in aluminum casting.Because of the theory and technological requirements of low pressure casting，box-type holding furnace is chosen for better sealing performance.Holding furnace plays a very important role in production efficiency and quality of products.The problem and solution of two different heating methods of holding furnace in low pressure aluminum casting are researched in this paper.

pressure casting，holding furnace，radiant heating mode，immersion heating mode

TG243+.3

A

1674-6694（2016）04-0009-02

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.04.003

2016-04-04

朱丽芬（1981-），女，主要从事铝合金铸造技术工作，主管重力铸造、低压铸造工艺。

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.04.004