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(lái)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(lái)，鎂電解生產(chǎn)技術(shù)有了很大發(fā)展，主要表現在改進(jìn)電解槽結構、增大電流強度(由300A增大至10萬(wàn)A以上，個(gè)別的如挪威則增至29-30萬(wàn)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(jìn)及開(kāi)發(fā)應用新技術(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(lái)，在制取氯化鎂的工藝和裝備等方面有了很大改進(jìn)，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(wú)水氯化鎂的新方法，將進(jìn)一步推動(dòng)熔鹽電解法煉鎂工業(yè)的發(fā)展。

　　為什么要選擇真空燒結爐？ 　　真空燒結爐是在真空的環(huán)境中對被加熱的物品進(jìn)行保護性燒結的一類(lèi)爐子，其加熱方式是有很多種的，例如，電阻加熱、感應加熱、微波加熱等。 　　由于工藝上的耐熱性，絕緣性和優(yōu)異的可靠性設計使得真空燒結爐成為了陶瓷材料制造的***。如果沒(méi)有對比就更顯不出來(lái)燒結爐這種技術(shù)工藝的特點(diǎn)和***性能。尤其是改進(jìn)后的新型電極結構杜絕了高溫爐電極的漏水現象，對于加熱系統中的易損件，也更容易更換和維護。 　　據使用者了解，在抽真空后充氫氣的保護狀態(tài)下，真空燒結爐利用中頻感應加熱的原理，使處于線(xiàn)圈內的鎢坩堝產(chǎn)生高溫并通過(guò)熱輻射傳導到工作上。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。同時(shí)，真空燒結爐在真空或保護氣氛條件下利用中頻感應加熱的原理，使硬質(zhì)合金刀頭及各種金屬粉末壓制體實(shí)現燒結的成套設備，是為硬質(zhì)合金、金屬鏑以及陶瓷材料的工業(yè)生產(chǎn)而設計的。 　　此外，真空燒結爐現如今被廣泛的應用于碳化硅陶瓷的反應燒結工藝，同時(shí)也可用于特種陶瓷材料，硬質(zhì)合金，陶瓷金屬復合材料以及難熔金屬組成的合金材料的高溫真空燒結。針對一些材料的高溫燒結工藝使得真空燒結爐具備不錯的耐熱性、絕緣性以及可靠性的設計。新型電極結構杜絕了高溫爐電極的漏水現象，并且可以加熱系統中的易損部件，也更便于維修和更換。 　　正因如此，真空燒結爐也大大降低了客戶(hù)的運行成本和維護成本，使得生產(chǎn)變得易于控制?；旧隙沤^了一出問(wèn)題歇幾天，等待廠(chǎng)家派出技術(shù)人員前來(lái)排除故障恢復生產(chǎn)的情況?；締?wèn)題都能夠使客戶(hù)在經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的培訓后獨立解決問(wèn)題，達到一般問(wèn)題不用跑，大的問(wèn)題有維保的效果。

　　有哪些材料不適合用真空燒結爐處理 　　真空燒結爐主要是用來(lái)處理金屬材料的。很多金屬材料都是通過(guò)高溫來(lái)加工或作其他生產(chǎn)。那么，是否有某一類(lèi)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爐中熱處理。但因技術(shù)要求、加工成本、工藝實(shí)現的難易程度等原因，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(shí)揮發(fā)，通常在高溫下充高純氮氣保持分壓，冷卻時(shí)一般采用充氮冷卻。故該類(lèi)材料不宜用真空爐處理。 　　2.碳素鋼。從成本角度考慮，碳鋼價(jià)格較低，成品件價(jià)格較低，用真空燒結爐處理實(shí)屬浪費，除非高利潤工件或者工件已經(jīng)沒(méi)有加工余量，對表面質(zhì)量要求苛刻時(shí)的權宜之計。 　　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(lái)實(shí)現，真空燒結爐很難實(shí)現；再如T10鋼，要求高硬度、低變形，一般用水淬油冷工藝實(shí)現，真空爐雖然可以用高壓氣淬獲得高硬度，但因在Ms點(diǎn)以下溫度冷速較快，變形較大。 　　好了，總結的以上三種材料就是不宜在真空燒結爐中處理的金屬材料了。

　　真空燒結爐燒結過(guò)程的優(yōu)勢 　　真空燒結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。真空燒結爐實(shí)際上是低壓(減壓)燒結。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。 　　真空燒結爐的主要優(yōu)點(diǎn)是： 　　1、有利于排除吸附氣體，對促進(jìn)燒結后期的收縮作用明顯。 　　2、真空燒結爐對硅，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、可改善液相燒結的潤濕性，有利于燒結過(guò)程中的收縮和改善合金的組織結構。 　　4、是理想的惰性氣氛，當不宜用其他還原性或惰性氣體時(shí)，或者對容易出現脫碳，滲碳的材料，均可采用真空燒結爐。 　　5、真空燒結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;而真空燒結時(shí)，真空度只要在數百Pa就相當于含水量為***-40℃。 　　真空下的液相燒結，發(fā)生粘結金屬的揮發(fā)損失是個(gè)重要問(wèn)題。這不僅改變和影響合金的成品成分和組織結構，而且對燒結過(guò)程本身也起阻礙作用。粘結金屬的揮發(fā)損失，主要是在燒結后期(即保溫階段)發(fā)生。保溫時(shí)間長(cháng)，粘結金屬的揮發(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，生成CO隨爐排出。此時(shí)真空燒結爐爐壓明顯提高，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時(shí)的真空度。兩者越高時(shí)，生成一氧化碳的反映越容易進(jìn)行，脫碳也越嚴重。 　　熔鹽電解爐的真空燒結與氣體保護燒結的工藝沒(méi)有根本區別，只是燒結溫度低一些，一般可降低到100~150℃。這有利于延長(cháng)真空燒結爐的壽命和降低電能的消耗。

　　立式真空燒結爐是如何工作的 　　立式真空燒結爐是在真空環(huán)境中對被加熱物品進(jìn)行保護性的爐子，其加熱方式比較多，如電阻加熱、感應加熱、微波加熱等。是利用感應加熱對被加熱物品進(jìn)行保護性的爐子，可分為工頻、中頻、高頻等類(lèi)型，可以歸屬于立式真空爐的子類(lèi)。 　　真空燒結爐是在真空或保護氣氛條件下，利用中頻感應加熱的原理使硬質(zhì)合金刀頭及各種金屬粉末壓制體實(shí)現的成套設備，是為硬質(zhì)合金、金屬鏑、陶瓷材料的工業(yè)生產(chǎn)而設計的。 　　爐子的工作原理是在抽真空后充氫氣保護狀態(tài)下，真空燒結爐利用中頻感應加熱的原理，使處于線(xiàn)圈內的鎢坩堝產(chǎn)生高溫，通過(guò)熱輻射傳導到工作上，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。主要結構及組成結構形式多為立式、下出料方式。 　　另外，真空燒結爐在抽真空后充入氫氣保護氣體，真空燒結爐的控制爐內壓力和氣氛可用光導纖維紅外輻射溫度計和鎧裝熱電偶連續測溫(0～2500℃)，并通過(guò)智能控溫儀與設定程序相比較后，從而選擇執行狀態(tài)反饋給中頻電源，和自動(dòng)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所有使用本設備的人員。以保證該設備正常運轉八佳特制定本作業(yè)指導書(shū)。         　　真空甩帶爐廠(chǎng)家總結了以下作業(yè)步驟： 　　1、 卸空瓶：順時(shí)針轉動(dòng)空鋼瓶上的放氣閥，使之關(guān)閉;逆時(shí)針旋動(dòng)減壓閥上的小閥至“shut”。利用扳手逆時(shí)針擰動(dòng)連接鋼瓶與減壓閥之間的螺絲直至將兩者分開(kāi)，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(shí)針擰開(kāi)，減壓閥“shut”。 　　3、 開(kāi)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(guò)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(jiàn)《真空甩帶機作業(yè)指導書(shū)》)。 　　2) 開(kāi)充氣閥：將充氣閥(甩帶爐腔體右懸臂下)逆時(shí)針旋轉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(shí)針旋轉真空甩帶爐充氣閥90度，使之與該裝置垂直。 　　5) 給氬氣罐充氣：順時(shí)針旋轉減壓閥上的小閥至“open”，觀(guān)察氬氣罐氣壓表為“0.08MPa”時(shí)，逆時(shí)針旋轉小閥至“shut”。 　　6) 重復第2)步驟;待氬氣罐氣壓表指向“-0.01MPa”時(shí)，重復第4)步驟。 　　7) 重復第5)、6)步驟各一次。 　　8) 洗氣結束：順時(shí)針旋轉真空甩帶爐減壓閥上的小閥至“open”，觀(guān)察氬氣罐氣壓表為“0.08MPa”時(shí)，關(guān)閉“充氣Ⅰ”;將機械泵拉桿推進(jìn)(具體方法參見(jiàn)《真空甩帶機作業(yè)指導書(shū)》)，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”清理現場(chǎng)，做好“5S”工作，保持現場(chǎng)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(shí)驗是學(xué)習非自耗真空電弧爐，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(chǎng)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、合金成分設計思路、制備原理與技術(shù)等進(jìn)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(guò)外部熔煉條件的有效控制來(lái)實(shí)現，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(guò)合理的成分設計來(lái)實(shí)現，包括：多組元、高原子尺寸比、人負混合熱、低熔點(diǎn)組元或低熔點(diǎn)共晶。 　　這個(gè)實(shí)驗多用于學(xué)校所以真空甩帶爐廠(chǎng)家簡(jiǎn)明說(shuō)下實(shí)驗方法與步驟： 　　(一)成分設計 每個(gè)小組的材料體系不同，具體成分設計課通過(guò)查閱文獻和小組成員討論后確定。 　　(二)材料制備 根據設備的使用情況和每個(gè)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(guò)XRD確定材料的相結構，再對所制備材料進(jìn)行性能測試(硬度微觀(guān)結構等)。并分析組織與結構之間的內在關(guān)系。 　　(四)實(shí)驗報告 以小組為單位提交一份實(shí)驗報告，包括：實(shí)驗內容、原理、數據分析、以及實(shí)驗心得。其中實(shí)驗心得包括：實(shí)驗的成功經(jīng)驗和失敗原因總結。 　　真空甩帶爐廠(chǎng)家提醒操作者，操作設備時(shí)嚴格按照操作規程，并在指導下完成。實(shí)驗完畢后清理場(chǎng)地，并保持實(shí)驗室衛生及實(shí)驗器材擺放整齊。

       真空燒結爐由爐體、爐蓋、保溫桶、熱壓裝置、發(fā)熱體和電源、真空系統、水冷卻系統及測溫系統等組成。        　　真空燒結爐爐體全部采用不銹鋼制造，為雙層結構，分內外桶體，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(dòng)密封裝置的固定座中心線(xiàn)與爐體上法蘭盤(pán)必需垂直，以保證下頂桿運動(dòng)的直線(xiàn)度。動(dòng)密土封裝置固定座有良好的冷卻條件，以延長(cháng)密封件的使用壽命。 　　真空燒結爐爐蓋由爐蓋體、舉起油缸和上壓頭組成。爐蓋為雙層結構，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(shí)處于高溫區，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，一是驅動(dòng)爐蓋上下運動(dòng)，二是驅動(dòng)熱壓油缸運動(dòng)。

       大家都知道真空燒結爐多用于科研實(shí)驗。今天我們一起和生產(chǎn)廠(chǎng)家了解下?tīng)t的熱壓油缸的控制方法。          　　真空燒結爐的熱壓油缸的控制有兩種方式，手動(dòng)或自動(dòng)。自動(dòng)運行時(shí)，可根據設定的壓力自動(dòng)保壓，使制品始終處于恒壓狀態(tài)。油缸運動(dòng)的速度調節范圍為 50~300mm/min 。熱壓油缸在有載工作時(shí)必需具有較高的穩定性，不能抖動(dòng)。 　　制備高質(zhì)量的產(chǎn)品，熱壓油缸的運動(dòng)質(zhì)量是重要的條件之一。下頂桿是***一個(gè)在高溫區有載運動(dòng)的零件，承受高壓和高溫的作用，又要在高溫區運動(dòng)。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(dòng)密封性能。整個(gè)爐體內的極限真空度在很大程度上取決于下頂桿動(dòng)密封的情況。 　　八佳認為這是真空燒結爐的關(guān)鍵技術(shù)之一，要達到良好的動(dòng)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(dòng)密封材料。其特點(diǎn)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，是根據爐子在正、負壓狀態(tài)設計的。正壓狀態(tài)時(shí)，正壓氣室的氣壓使 A 圈抱緊下頂桿;負壓時(shí)，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(guò)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、溫度對流和熱傳導的方式將廢鋼原料熔化。在爐料熔化時(shí)的大部分時(shí)間里，高溫熱源被爐料所包圍，高溫廢氣造成的熱損失相對較少，因此熱效率高于轉爐等其他煉鋼設備。                   此外，電加熱容易精確地控制爐溫，可以根據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(jìn)行加熱操作。 　　真空熔煉爐煉鋼工藝流程短，設備簡(jiǎn)單，操作方便，比較易于控制污染，建設投資少，占地面積小，不需要像轉爐煉鋼那樣必須依托于龐雜的煉鐵系統。 　　同時(shí)，真空熔煉爐煉鋼對爐料的適應性強，它以廢鋼為主要原料，但同時(shí)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，真空熔煉爐爐渣調整或更換的操作比較易行，而且能夠在同一套操作系統之中來(lái)完成熔化、脫碳、脫磷、去氣、除夾雜，溫度控制、成分調整(合金化)等各階段的復雜工藝操作。電弧爐煉鋼可以間斷性生產(chǎn)，在一定范圍內可以靈活地調換生產(chǎn)品種。此外，現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性強，操作靈活，應用廣泛。

       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。爐內氣體稀薄，主要靠被熔金屬的蒸氣發(fā)生電弧，為使電弧穩定，一般供直流電。按照熔煉特點(diǎn)，分為金屬重熔爐和澆鑄爐。按照熔煉過(guò)程中電極是否消耗(熔化)，分為自耗爐和非自耗爐，工業(yè)上應用的大多數是自耗爐。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，為使電弧穩定，真空熔煉爐爐子供電電路中要有適當的感抗，但是存在感抗會(huì )降低功率因數和電效率。降低電流頻率是發(fā)展交流電弧爐的途徑?；∽枳柚迪喈斝?，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(guò)大。那要如何做好維護和保養呢？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(mén)，啟動(dòng)機械泵，待其運行正常后(大約1-2 min)，打開(kāi)通向爐體的低真空閥即上碟閥，預先對爐體抽低真空; 　　2、 按照PLC程序抽高真空：打開(kāi)下碟閥，對擴散泵進(jìn)行抽氣，當真空度達到15 Pa以下后，真空熔煉爐系統自動(dòng)開(kāi)啟擴散泵進(jìn)行預熱，一般經(jīng)過(guò)45 min左右擴散泵開(kāi)始其作用，就可以關(guān)閉上碟閥，同時(shí)開(kāi)啟主阻擋閥待真空度達到1.33×10Pa以上，才可以開(kāi)啟加熱按鈕對樣品進(jìn)行加熱。 　　真空甩帶爐保養可指導設備操作員在職責范圍內對設備各點(diǎn)檢部位,用正確的檢驗方法和工具依據點(diǎn)檢周期進(jìn)行設備的日常保養;操作員需每日依據此保養說(shuō)明書(shū)認真填寫(xiě)《熱處理設備日常維護保養記錄》，并由班組長(cháng)檢查復核，維修員收集存檔。全套設備按技術(shù)要求安裝完畢后，無(wú)缺件并有良好的接地時(shí)，即可按下列項目進(jìn)行調試與驗收。

       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。真空燒結爐的普及便是在這個(gè)時(shí)代大背景下應運而生的。         　　真空燒結爐在零件熱處理時(shí)在真空狀態(tài)下進(jìn)行的，完全避免了氧化的問(wèn)題，真空熱處理后的零件性能更加穩定可靠，為精密工件加工提供了保障。據統計，用真空爐處理的零件，在硬度相當的情況下，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爐的時(shí)候，也會(huì )面臨有些熱處理工藝在真空爐上無(wú)法完成的問(wèn)題，究其原因，大致有兩個(gè)方面： 　　一是，真空爐生產(chǎn)廠(chǎng)家按照真空爐的標準生產(chǎn)的真空爐，雖然各項技術(shù)參數合格，但在生產(chǎn)真空爐的過(guò)程中沒(méi)有全 面系統地去考慮熱處理工藝問(wèn)題，導致了真空爐參數和熱處理工藝參數不匹配。 　　二是，真空熱處理工藝過(guò)程存在缺陷，無(wú)法實(shí)現想要的結果。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合在一起，效果明顯。