熔鹽電解爐電解煉鎂 　　熔鹽電解爐是一種利用電化學(xué)原理，采用熔鹽電解法生產(chǎn)高純金屬的裝置。把金屬氯化物作為原料裝入本熔鹽電解爐中，即可生產(chǎn)出對應(yīng)金屬氯化物的高純金屬。今天就講下熔鹽電解法煉鎂。 　　熔鹽電解爐電解煉鎂是指含鎂物料經(jīng)氯化鎂制取、氯化鎂熔鹽電解產(chǎn)出金屬鎂的鎂冶煉方法。熔鹽電解法煉鎂成本低，原料來源廣泛，是當今生產(chǎn)金屬鎂的主要方法，其生產(chǎn)的金屬鎂約占鎂總產(chǎn)量的3/4。 　　自熔鹽電解爐電解法煉鎂工業(yè)化以來，鎂電解生產(chǎn)技術(shù)有了很大發(fā)展，主要表現(xiàn)在改進電解槽結(jié)構(gòu)、增大電流強度(由300A增大至10萬A以上，個別的如挪威則增至29-30萬A)、降低電耗(由35-40kW·h/kg降為12.8-16.5kW·h/kg)和利用多種資源制取氯化鎂的工藝改進及開發(fā)應(yīng)用新技術(shù)等方面。 　　熔鹽電解爐電解煉鎂使用的原料為氯化鎂，它是以海水、鹽湖鹵水、光鹵石、菱鎂礦和海水、白云石制取的氧化鎂為原料，經(jīng)脫水或氯化制得的。70年代以來，在制取氯化鎂的工藝和裝備等方面有了很大改進，技術(shù)經(jīng)濟指標也不斷在提高。特別是20世紀70年代末出現(xiàn)新的氯化鎂制取方法，如挪威的鹵水氯化氫法徹底脫水，以及英國礦物處理特許有限公司(MPLC)以菱鎂礦為原料，一氧化碳為還原劑經(jīng)氯化制取無水氯化鎂的新方法，將進一步推動熔鹽電解法煉鎂工業(yè)的發(fā)展。

　　為什么要選擇真空燒結(jié)爐？ 　　真空燒結(jié)爐是在真空的環(huán)境中對被加熱的物品進行保護性燒結(jié)的一類爐子，其加熱方式是有很多種的，例如，電阻加熱、感應(yīng)加熱、微波加熱等。 　　由于工藝上的耐熱性，絕緣性和優(yōu)異的可靠性設(shè)計使得真空燒結(jié)爐成為了陶瓷材料制造的***。如果沒有對比就更顯不出來燒結(jié)爐這種技術(shù)工藝的特點和***性能。尤其是改進后的新型電極結(jié)構(gòu)杜絕了高溫爐電極的漏水現(xiàn)象，對于加熱系統(tǒng)中的易損件，也更容易更換和維護。 　　據(jù)使用者了解，在抽真空后充氫氣的保護狀態(tài)下，真空燒結(jié)爐利用中頻感應(yīng)加熱的原理，使處于線圈內(nèi)的鎢坩堝產(chǎn)生高溫并通過熱輻射傳導(dǎo)到工作上。適用于科研、軍工單位對難熔合金如鎢鉬及其合金的粉末成型燒結(jié)。同時，真空燒結(jié)爐在真空或保護氣氛條件下利用中頻感應(yīng)加熱的原理，使硬質(zhì)合金刀頭及各種金屬粉末壓制體實現(xiàn)燒結(jié)的成套設(shè)備，是為硬質(zhì)合金、金屬鏑以及陶瓷材料的工業(yè)生產(chǎn)而設(shè)計的。 　　此外，真空燒結(jié)爐現(xiàn)如今被廣泛的應(yīng)用于碳化硅陶瓷的反應(yīng)燒結(jié)工藝，同時也可用于特種陶瓷材料，硬質(zhì)合金，陶瓷金屬復(fù)合材料以及難熔金屬組成的合金材料的高溫真空燒結(jié)。針對一些材料的高溫?zé)Y(jié)工藝使得真空燒結(jié)爐具備不錯的耐熱性、絕緣性以及可靠性的設(shè)計。新型電極結(jié)構(gòu)杜絕了高溫爐電極的漏水現(xiàn)象，并且可以加熱系統(tǒng)中的易損部件，也更便于維修和更換。 　　正因如此，真空燒結(jié)爐也大大降低了客戶的運行成本和維護成本，使得生產(chǎn)變得易于控制。基本上杜絕了一出問題歇幾天，等待廠家派出技術(shù)人員前來排除故障恢復(fù)生產(chǎn)的情況。基本問題都能夠使客戶在經(jīng)過簡單的培訓(xùn)后獨立解決問題，達到一般問題不用跑，大的問題有維保的效果。

　　有哪些材料不適合用真空燒結(jié)爐處理 　　真空燒結(jié)爐主要是用來處理金屬材料的。很多金屬材料都是通過高溫來加工或作其他生產(chǎn)。那么，是否有某一類金屬材料不能在真空爐中熱處理呢？ 　　從理論上講，金屬材料都可以在真空燒結(jié)爐中熱處理。但因技術(shù)要求、加工成本、工藝實現(xiàn)的難易程度等原因，下列材料（工件）不宜在真空爐中熱處理。 　　1.高溫對N元素敏感，易形成有害效果的材料。真空爐為防止合金元素高溫時揮發(fā)，通常在高溫下充高純氮氣保持分壓，冷卻時一般采用充氮冷卻。故該類材料不宜用真空爐處理。 　　2.碳素鋼。從成本角度考慮，碳鋼價格較低，成品件價格較低，用真空燒結(jié)爐處理實屬浪費，除非高利潤工件或者工件已經(jīng)沒有加工余量，對表面質(zhì)量要求苛刻時的權(quán)宜之計。 　　3.某些使用特殊工藝的材料（工件）。比如為獲取好的機械性能，有些工件要求獲得貝氏體，一般用等溫淬火來實現(xiàn)，真空燒結(jié)爐很難實現(xiàn)；再如T10鋼，要求高硬度、低變形，一般用水淬油冷工藝實現(xiàn)，真空爐雖然可以用高壓氣淬獲得高硬度，但因在Ms點以下溫度冷速較快，變形較大。 　　好了，總結(jié)的以上三種材料就是不宜在真空燒結(jié)爐中處理的金屬材料了。

　　真空燒結(jié)爐燒結(jié)過程的優(yōu)勢 　　真空燒結(jié)爐主要用于活性金屬和難溶金屬以及硬質(zhì)合金，磁性材料和不銹鋼等的燒結(jié)。真空燒結(jié)爐實際上是低壓(減壓)燒結(jié)。真空度愈高，愈接近中性氣氛，愈與材料不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。 　　真空燒結(jié)爐的主要優(yōu)點是： 　　1、有利于排除吸附氣體，對促進燒結(jié)后期的收縮作用明顯。 　　2、真空燒結(jié)爐對硅，鋁，鎂，鈣等雜質(zhì)或其氧化物的排除，起到提純材料的作用。 　　3、可改善液相燒結(jié)的潤濕性，有利于燒結(jié)過程中的收縮和改善合金的組織結(jié)構(gòu)。 　　4、是理想的惰性氣氛，當不宜用其他還原性或惰性氣體時，或者對容易出現(xiàn)脫碳，滲碳的材料，均可采用真空燒結(jié)爐。 　　5、真空燒結(jié)爐減少氣氛中的有害成分(水，氧，氮等)對產(chǎn)品的玷污。例如，電解氫中的含水量要求降至***-40℃較為困難;而真空燒結(jié)時，真空度只要在數(shù)百Pa就相當于含水量為***-40℃。 　　真空下的液相燒結(jié)，發(fā)生粘結(jié)金屬的揮發(fā)損失是個重要問題。這不僅改變和影響合金的成品成分和組織結(jié)構(gòu)，而且對燒結(jié)過程本身也起阻礙作用。粘結(jié)金屬的揮發(fā)損失，主要是在燒結(jié)后期(即保溫階段)發(fā)生。保溫時間長，粘結(jié)金屬的揮發(fā)損失就多。為此，化物雜質(zhì)，水分等與材料中的碳發(fā)生反應(yīng)，生成CO隨爐排出。此時真空燒結(jié)爐爐壓明顯提高，合金中的總碳量降低。顯然，碳含量的變化取決于原材料粉末中的氧含量以及燒結(jié)時的真空度。兩者越高時，生成一氧化碳的反映越容易進行，脫碳也越嚴重。 　　熔鹽電解爐的真空燒結(jié)與氣體保護燒結(jié)的工藝沒有根本區(qū)別，只是燒結(jié)溫度低一些，一般可降低到100~150℃。這有利于延長真空燒結(jié)爐的壽命和降低電能的消耗。

　　立式真空燒結(jié)爐是如何工作的 　　立式真空燒結(jié)爐是在真空環(huán)境中對被加熱物品進行保護性的爐子，其加熱方式比較多，如電阻加熱、感應(yīng)加熱、微波加熱等。是利用感應(yīng)加熱對被加熱物品進行保護性的爐子，可分為工頻、中頻、高頻等類型，可以歸屬于立式真空爐的子類。 　　真空燒結(jié)爐是在真空或保護氣氛條件下，利用中頻感應(yīng)加熱的原理使硬質(zhì)合金刀頭及各種金屬粉末壓制體實現(xiàn)的成套設(shè)備，是為硬質(zhì)合金、金屬鏑、陶瓷材料的工業(yè)生產(chǎn)而設(shè)計的。 　　爐子的工作原理是在抽真空后充氫氣保護狀態(tài)下，真空燒結(jié)爐利用中頻感應(yīng)加熱的原理，使處于線圈內(nèi)的鎢坩堝產(chǎn)生高溫，通過熱輻射傳導(dǎo)到工作上，適用于科研、軍工單位對難熔合金如鎢、鉬及其合金的粉末成型。主要結(jié)構(gòu)及組成結(jié)構(gòu)形式多為立式、下出料方式。 　　另外，真空燒結(jié)爐在抽真空后充入氫氣保護氣體，真空燒結(jié)爐的控制爐內(nèi)壓力和氣氛可用光導(dǎo)纖維紅外輻射溫度計和鎧裝熱電偶連續(xù)測溫(0～2500℃)，并通過智能控溫儀與設(shè)定程序相比較后，從而選擇執(zhí)行狀態(tài)反饋給中頻電源，和自動控制溫度的高低及保溫程序。

       真空甩帶爐適用于各大科研院所材料研究所內(nèi)所有使用本設(shè)備的人員。以保證該設(shè)備正常運轉(zhuǎn)八佳特制定本作業(yè)指導(dǎo)書。         　　真空甩帶爐廠家總結(jié)了以下作業(yè)步驟： 　　1、 卸空瓶：順時針轉(zhuǎn)動空鋼瓶上的放氣閥，使之關(guān)閉;逆時針旋動減壓閥上的小閥至“shut”。利用扳手逆時針擰動連接鋼瓶與減壓閥之間的螺絲直至將兩者分開，將減壓閥置于不易掉落之地。 　　2、 裝新瓶：將空鋼瓶小心挪出，置于閑處;將新鋼瓶挪入原空瓶處，并裝上減壓閥，確保連接牢靠不漏氣。將鋼瓶的放氣閥逆時針擰開，減壓閥“shut”。 　　3、 開電源：將對真空甩帶爐面墻壁上左邊的電源閘刀向上撥至“on”。 　　4、 洗氣過程： 　　1) 按下機械泵電源按鈕，等待2分鐘;抽出機械泵拉桿(具體方法參見《真空甩帶機作業(yè)指導(dǎo)書》)。 　　2) 開充氣閥：將充氣閥(甩帶爐腔體右懸臂下)逆時針旋轉(zhuǎn)90度，使之平行于該裝置。 　　3) 按下“充氣Ⅰ”;待氬氣罐氣壓表(前面板左下)指針指向“-0.01MPa”。 　　4) 關(guān)充氣閥：順時針旋轉(zhuǎn)真空甩帶爐充氣閥90度，使之與該裝置垂直。 　　5) 給氬氣罐充氣：順時針旋轉(zhuǎn)減壓閥上的小閥至“open”，觀察氬氣罐氣壓表為“0.08MPa”時，逆時針旋轉(zhuǎn)小閥至“shut”。 　　6) 重復(fù)第2)步驟;待氬氣罐氣壓表指向“-0.01MPa”時，重復(fù)第4)步驟。 　　7) 重復(fù)第5)、6)步驟各一次。 　　8) 洗氣結(jié)束：順時針旋轉(zhuǎn)真空甩帶爐減壓閥上的小閥至“open”，觀察氬氣罐氣壓表為“0.08MPa”時，關(guān)閉“充氣Ⅰ”;將機械泵拉桿推進(具體方法參見《真空甩帶機作業(yè)指導(dǎo)書》)，關(guān)閉機械泵電源按鈕。 　　5、 關(guān)電源：將真空甩帶爐總電源閘刀拉下至“off”清理現(xiàn)場，做好“5S”工作，保持現(xiàn)場整潔。

       真空甩帶爐真空噴鑄爐熔煉爐制備大塊非晶及性能測試實驗是學(xué)習(xí)非自耗真空電弧爐，小型甩帶機，電阻爐，金相顯微鏡的使用，以及金相樣品的制備。          　　真空甩帶爐廠家表示這是利用形核理論，對大塊非晶合金的形成條件、控制因素、合金成分設(shè)計思路、制備原理與技術(shù)等進行了分忻與討論。非均勻形核的避免和均勻形核的抑制是大塊非晶合金成功制備的充分必要條件，前者要通過外部熔煉條件的有效控制來實現(xiàn)，包括：熔煉提純、合理的冷卻介質(zhì)和惰性氣氛保護等：后者要通過合理的成分設(shè)計來實現(xiàn)，包括：多組元、高原子尺寸比、人負混合熱、低熔點組元或低熔點共晶。 　　這個實驗多用于學(xué)校所以真空甩帶爐廠家簡明說下實驗方法與步驟： 　　(一)成分設(shè)計 每個小組的材料體系不同，具體成分設(shè)計課通過查閱文獻和小組成員討論后確定。 　　(二)材料制備 根據(jù)設(shè)備的使用情況和每個小組的興趣出發(fā)，可以選擇適合的制備方法(真空吸鑄，真空甩帶爐甩帶法，銅模冷卻法)。 　　(三)性能檢測 通過XRD確定材料的相結(jié)構(gòu)，再對所制備材料進行性能測試(硬度微觀結(jié)構(gòu)等)。并分析組織與結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在關(guān)系。 　　(四)實驗報告 以小組為單位提交一份實驗報告，包括：實驗內(nèi)容、原理、數(shù)據(jù)分析、以及實驗心得。其中實驗心得包括：實驗的成功經(jīng)驗和失敗原因總結(jié)。 　　真空甩帶爐廠家提醒操作者，操作設(shè)備時嚴格按照操作規(guī)程，并在指導(dǎo)下完成。實驗完畢后清理場地，并保持實驗室衛(wèi)生及實驗器材擺放整齊。

       真空燒結(jié)爐由爐體、爐蓋、保溫桶、熱壓裝置、發(fā)熱體和電源、真空系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)及測溫系統(tǒng)等組成。        　　真空燒結(jié)爐爐體全部采用不銹鋼制造，為雙層結(jié)構(gòu)，分內(nèi)外桶體，爐底封頭采用旋壓工藝加工。因為熱壓裝置產(chǎn)生的力要由爐體承受，爐體必需具有很高的強度和足夠的剛度，在外力和高溫下不得變形。爐底動密封裝置的固定座中心線與爐體上法蘭盤必需垂直，以保證下頂桿運動的直線度。動密土封裝置固定座有良好的冷卻條件，以延長密封件的使用壽命。 　　真空燒結(jié)爐爐蓋由爐蓋體、舉起油缸和上壓頭組成。爐蓋為雙層結(jié)構(gòu)，為承受下頂桿傳遞的壓力，必需具有足夠的強度和剛度。上壓頭的下端工作時處于高溫區(qū)，必需強制冷卻。 　　保溫桶由隔熱桶、反射桶、保溫層及桶體組成，分別用石墨、鉬片、石墨氈和不銹鋼制作。用鉬片制作的反射桶主要抵御由發(fā)熱元件產(chǎn)生的輻射熱，以免損害保溫層和爐體。 　　真空燒結(jié)爐的熱壓裝置由液壓站、油缸、舉起油缸、下頂桿及控制器組成。液壓站有兩路壓力輸出，一是驅(qū)動爐蓋上下運動，二是驅(qū)動熱壓油缸運動。

       大家都知道真空燒結(jié)爐多用于科研實驗。今天我們一起和生產(chǎn)廠家了解下爐的熱壓油缸的控制方法。          　　真空燒結(jié)爐的熱壓油缸的控制有兩種方式，手動或自動。自動運行時，可根據(jù)設(shè)定的壓力自動保壓，使制品始終處于恒壓狀態(tài)。油缸運動的速度調(diào)節(jié)范圍為 50~300mm/min 。熱壓油缸在有載工作時必需具有較高的穩(wěn)定性，不能抖動。 　　制備高質(zhì)量的產(chǎn)品，熱壓油缸的運動質(zhì)量是重要的條件之一。下頂桿是***一個在高溫區(qū)有載運動的零件，承受高壓和高溫的作用，又要在高溫區(qū)運動。要求它既不能變形，又不能在高溫環(huán)境下氧化。因此它必需具有良好的冷卻條件和動密封性能。整個爐體內(nèi)的極限真空度在很大程度上取決于下頂桿動密封的情況。 　　八佳認為這是真空燒結(jié)爐的關(guān)鍵技術(shù)之一，要達到良好的動密封性能有很高的難度，這是不少研制者失敗的原因之一。為保證極低的漏氣率，一方面要提高加工精度，另一方面要選用適宜的密封材料。在該爐中，選擇聚四氟乙烯作為動密封材料。其特點是能耐 300 ℃高溫、耐烘烤、放氣率低、耐磨損，而且具有良好的潤滑性能。密封圈的幾何形狀，是根據(jù)爐子在正、負壓狀態(tài)設(shè)計的。正壓狀態(tài)時，正壓氣室的氣壓使 A 圈抱緊下頂桿;負壓時，負壓氣室的氣流使 B 圈收縮，抱緊下頂桿。

       真空熔煉爐以電能為主要能源。電能通過石墨電極與爐料放電拉弧，產(chǎn)生高達2000 ~ 6000℃以上的高溫，以電弧輻射、溫度對流和熱傳導(dǎo)的方式將廢鋼原料熔化。在爐料熔化時的大部分時間里，高溫?zé)嵩幢粻t料所包圍，高溫廢氣造成的熱損失相對較少，因此熱效率高于轉(zhuǎn)爐等其他煉鋼設(shè)備。                   此外，電加熱容易精確地控制爐溫，可以根據(jù)工藝要求在氧化氣氛或還原氣氛、常壓或真空等任何條件下進行加熱操作。 　　真空熔煉爐煉鋼工藝流程短，設(shè)備簡單，操作方便，比較易于控制污染，建設(shè)投資少，占地面積小，不需要像轉(zhuǎn)爐煉鋼那樣必須依托于龐雜的煉鐵系統(tǒng)。 　　同時，真空熔煉爐煉鋼對爐料的適應(yīng)性強，它以廢鋼為主要原料，但同時也能使用鐵水(高爐或化鐵爐鐵水)、海綿鐵(DRI)或熱壓塊(HBI)、生鐵塊等固態(tài)和液態(tài)含鐵原料。 　　另外，真空熔煉爐爐渣調(diào)整或更換的操作比較易行，而且能夠在同一套操作系統(tǒng)之中來完成熔化、脫碳、脫磷、去氣、除夾雜，溫度控制、成分調(diào)整(合金化)等各階段的復(fù)雜工藝操作。電弧爐煉鋼可以間斷性生產(chǎn)，在一定范圍內(nèi)可以靈活地調(diào)換生產(chǎn)品種。此外，現(xiàn)代電弧爐還可以大量使用輔助能源，如噴吹重(輕)油、煤粉、天然氣 等。因此，電弧爐煉鋼工藝適應(yīng)性強，操作靈活，應(yīng)用廣泛。

       真空熔煉爐是在抽真空爐體中用電弧直接加熱熔煉金屬的電爐。爐內(nèi)氣體稀薄，主要靠被熔金屬的蒸氣發(fā)生電弧，為使電弧穩(wěn)定，一般供直流電。按照熔煉特點，分為金屬重熔爐和澆鑄爐。按照熔煉過程中電極是否消耗(熔化)，分為自耗爐和非自耗爐，工業(yè)上應(yīng)用的大多數(shù)是自耗爐。真空電弧爐用于熔煉特殊鋼、活潑的和難熔的金屬如鈦、鉬、鈮。         　　電弧電熱可以認為是弧阻電熱。電弧(弧阻)穩(wěn)定是爐子正常生產(chǎn)的必要條件。交流電弧爐通常采用工頻電，為使電弧穩(wěn)定，真空熔煉爐爐子供電電路中要有適當?shù)母锌梗谴嬖诟锌箷档凸β室驍?shù)和電效率。降低電流頻率是發(fā)展交流電弧爐的途徑。弧阻阻值相當小，為獲得必要的熱量，爐子需要相當大的工作電流，因此爐子短網(wǎng)的電阻要盡量小，以免電路損耗過大。那要如何做好維護和保養(yǎng)呢？方法有二，如下： 　　1、按照PLC程序抽低真空：緊閉真空熔煉爐所有的真空閥門，啟動機械泵，待其運行正常后(大約1-2 min)，打開通向爐體的低真空閥即上碟閥，預(yù)先對爐體抽低真空; 　　2、 按照PLC程序抽高真空：打開下碟閥，對擴散泵進行抽氣，當真空度達到15 Pa以下后，真空熔煉爐系統(tǒng)自動開啟擴散泵進行預(yù)熱，一般經(jīng)過45 min左右擴散泵開始其作用，就可以關(guān)閉上碟閥，同時開啟主阻擋閥待真空度達到1.33×10Pa以上，才可以開啟加熱按鈕對樣品進行加熱。 　　真空甩帶爐保養(yǎng)可指導(dǎo)設(shè)備操作員在職責(zé)范圍內(nèi)對設(shè)備各點檢部位,用正確的檢驗方法和工具依據(jù)點檢周期進行設(shè)備的日常保養(yǎng);操作員需每日依據(jù)此保養(yǎng)說明書認真填寫《熱處理設(shè)備日常維護保養(yǎng)記錄》，并由班組長檢查復(fù)核，維修員收集存檔。全套設(shè)備按技術(shù)要求安裝完畢后，無缺件并有良好的接地時，即可按下列項目進行調(diào)試與驗收。

       真空熱處理工藝能提高零件的使用壽命，是當代的熱處理工藝，已被大家普遍認同。真空燒結(jié)爐的普及便是在這個時代大背景下應(yīng)運而生的。         　　真空燒結(jié)爐在零件熱處理時在真空狀態(tài)下進行的，完全避免了氧化的問題，真空熱處理后的零件性能更加穩(wěn)定可靠，為精密工件加工提供了保障。據(jù)統(tǒng)計，用真空爐處理的零件，在硬度相當?shù)那闆r下，其使用壽命比普通工藝處理的零件提高30%，甚至提高幾倍。 　　我們在使用真空燒結(jié)爐的時候，也會面臨有些熱處理工藝在真空爐上無法完成的問題，究其原因，大致有兩個方面： 　　一是，真空爐生產(chǎn)廠家按照真空爐的標準生產(chǎn)的真空爐，雖然各項技術(shù)參數(shù)合格，但在生產(chǎn)真空爐的過程中沒有全 面系統(tǒng)地去考慮熱處理工藝問題，導(dǎo)致了真空爐參數(shù)和熱處理工藝參數(shù)不匹配。 　　二是，真空熱處理工藝過程存在缺陷，無法實現(xiàn)想要的結(jié)果。在這方面八佳做了大膽的嘗試與創(chuàng)新，該公司把熱處理工藝制定與真空甩帶爐制造有機的結(jié)合在一起，效果明顯。