如何在铸造厂熔化金属
熔化金属是将金属从固态转变为液态的过程。熔化过程因技术而异。在这里，我们将解释如何在铸造厂中熔化金属以及常见的金属熔点和保护性安全协议。
铸造厂 主要处理熔融金属以塑造各种铸造应用。 毫不夸张地说，熔化金属是铸造厂的心脏。
熔化金属是一种不可或缺的铸造工艺，它将固体金属液化，倒入模具中，形成任何形状的铸件。简而言之，在其工作过程中，将金属放入称为熔炉的熔化装置中，并过热至一定的熔点，从而将固体金属材料转变为液体。
熔化金属有不同的技术，主要取决于所使用的熔化炉的类型。在这篇文章中，我们将帮助您回答问题“如何熔化金属” 通过详细说明当今铸造厂的主要熔炼炉技术，以及常见金属的熔点以及熔炼过程中的安全保护指导。
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什么是熔化的金属？
熔化，又称熔合，是通过提供足够的热量，使金属材料状态由固态转变为液态的过渡过程。
熔化金属过程松开了金属分子的紧密堆积。结果，熔化从固体材料中产生了金属液体。
纯金属和固体金属的熔化发生在一定的固定温度称为熔点，而不纯金属材料则在不同的温度下熔化，这取决于金属的类型和杂质百分比。
作为铸造厂的核心，熔化金属工艺提供了可用于浇注到模具中并根据需要凝固成各种形状的熔融流体。金属熔炼是一项高耗能工作，占金属加工行业能耗的55%。
这是一个非常关键的步骤，因为金属熔体不仅为铸造过程提供材料，而且对最终铸造产品的物理和化学有很大影响。
熔化金属的过程
那些在铸造中如何熔化金属的奇思妙想可以发现熔化金属的过程通常包括以下步骤：
- 确定金属混合比例
- 准备和装载金属
- 熔化金属
- 熔融金属的精炼和处理
- 运送熔融金属
确定金属混合比例
每种铸造应用都需要不同的金属机械性能，可以通过调整金属混合比来改变这些机械性能。铸造厂根据特定的材料等级和要求，有一个金属混合配方。
例如，我们金属铸造厂铸造铝件的材料混合比通常是40%铝锭+50%铝废料+10%其他。其中其他10%是一些添加材料，如Zn、Mn、Cu、Si等合金。
准备金属
钢锭和废金属是熔炼过程中使用的主要材料成分，占混合比的80%。
在装入熔炉之前，钢锭和金属废料（罐头、废机械零件、容器或壁板）需要清除污垢并预热和干燥。这一步是为了去除水分，防止炉内勘探的可能性，限制熔渣的形成，提高熔炼能力。
尤其是废金属，通常需要通过热处理去除油漆、加工油和其他污染物。
装载和熔化金属
通过添加燃料源（木炭、天然气、电力）来为熔炉充电。金属在加热过程中连续装入炉内，而不是分批装入，以节省能源消耗和工作效率。
熔炉在极其恶劣的环境中运行，熔融金属、炉衬、大气气体和燃料燃烧产生的产物都处于非常高的温度，需要为工人提供严格的保护设备。熔炉有不同的尺寸、形状、工作原理和能量，因此每台熔炉的熔化能力都不同。
在固定的熔点下，金属从固体转变为液体。 熔点因金属而异，范围约为 350oC 至 2000oC。
金属液的精炼和处理
这个过程是对熔体进行脱气，取出不希望的固体种类，并按预期调整合金成分。添加材料，特别是一些黑色金属，以增加金属液体的机械性能（强度、延展性、刚性、弹性）。
这一步非常关键，因为它会影响最终的铸件质量。
运输熔融金属
熔化后的熔液通过浇注系统从熔炉输送到造型线。
熔化金属技术
熔化金属过程的核心依赖于直接涉及和影响熔化过程有效性的熔化炉。有不同的熔化技术会影响金属的熔化方式，并由使用的熔炉决定。
如何选择熔炼炉
熔炉不仅影响铸造厂的运营效率，而且影响最终的铸造结果，因此考虑采用哪种熔炉技术非常重要。
如您所知，金属熔炉的形状、几何形状、燃料和容量各不相同。
以下这些因素严格决定了哪种熔炉适合您的铸造操作。
- 空间可用性：检查您的生产区域。你会把熔炉放在哪里？
- 要熔化的合金类型及其熔点
- 熔化能力和金属量
- 能源效率
- 资本投资
- 运营成本
- 维护要求
- 排放和环境问题
当然，没有万能的选择，但铸造厂必须考虑哪些标准比其他标准更重要。每个金属铸造厂都会有自己的优先标准来选择与其需求和生产规模相匹配的熔炉。
在澄清了这些考虑因素之后，第二步是选择在您的铸造厂工作的人。在这里，我们整理了当今金属铸造厂中最受欢迎的熔炼炉。让我们检查一下。
金属铸造中当前和新兴的熔炉技术
为了在金属加工中熔化金属，使用了不同类型的熔炉。它们根据热源、操作特性和炉子结构进行分类。
坩埚炉和冲天炉是传统的熔炼方法，感应炉和电弧炉是现代先进的熔炼技术。
坩埚炉
坩埚炉是金属加工铸造厂使用的最古老、最简单、最原始的熔炼容器。这种基本的熔化装置由耐高温材料制成，通常是陶瓷或耐火材料。
坩埚炉可以装在一个非常小的杯子里，通常用于将珠宝（金、银）熔化到一个更大的容器中，适用于小批量工作。
坩埚加热燃料通常是焦炭、天然气、石油或电力。电坩埚的最大容量为 2.5 吨/小时，而气体或液体燃料坩埚的熔化速度可达 4 吨/小时。
坩埚炉不是一种能效设备，60%以上的热损失为辐射。
此炉适用于有色金属，特别适用于铝熔炼。 它们在任何铝合金上都表现良好。一个优点是坩埚非常易于操作和维护，从而节省了成本。再加上其低廉的资本成本吸引了小型铸造厂投资。
然而，由于能源效率低，该炉仅适用于小产量和低熔点金属。
冲天炉
冲天炉被认为是最经济的熔炼技术之一。 现在几乎灰铁都被这个炉子熔化了。
从建筑上讲，冲天炉可以做成任何形状和大小，但它的直径可以从0.5到4m不等，高度约为6-11m。冲天炉是一个垂直的圆柱形容器，很可能是一个大烟囱。
冲天炉壁通常由钢制成，内衬耐火砖墙。炉底以类似的方式衬里，但通常使用粘土和沙子的混合物，因为这种衬里只是暂时的。一些冲天炉装有冷却壳层以保持凉爽，并添加氧气使焦炭燃烧更强烈。
冲天炉的加热燃料是焦炭和一些添加剂。为了开始生产批次，将焦炭层添加到熔炉中并用火炬点燃。当焦炭点燃时，空气通过通风孔被引入焦炭层。木材、煤或可燃气体也可用作熔炉燃料。
当焦炭足够热时，固体金属通过顶部的孔被送入熔炉。在熔化过程中，燃料与进气发生热力学反应。
焦炭中的碳与空气中的氧气结合产生一氧化碳，一氧化碳继续燃烧成二氧化碳。一定量的碳溶解到下落的液态金属液滴中，因此增加了金属中的碳含量。这种熔炼过程生产出不同等级的钢铁。
冲天炉适用于熔化任何黑色金属，多用于大体积的铁熔化。据统计，60%的铸铁件是由冲天炉熔化的。它的能效也很高，约占40-70%。
电弧炉
电弧炉（EAF）是利用电弧的能量加热和熔化材料的炉子。
范围从 1 吨（通常用于生产生铁）到 400 吨（用于再生钢）。工业电弧炉的温度可以达到 1,800° C (3,272°F)，而实验室容器的温度可以达到 3,000° C (5,432°F) 以上。
如何用电弧炉熔化金属？
在电弧炉中，材料与电弧电直接接触，电流通过材料。因此，熔化比其他使用外部热量的技术更有效。
电弧炉常用于熔钢（占87%），13%用于熔铁。可以很好地处理冲天炉熔炼无效的高残留元素的汽车废钢。
感应炉
感应炉是利用电磁感应原理的电炉。那么如何通过这种熔化技术熔化金属呢？
金属被装入坩埚中，坩埚周围环绕着承载交流电的铜线圈。一旦感应炉打开，线圈就会迅速产生一个反向磁场，该磁场会穿透金属。磁场产生涡流，一种在金属内部流动的圆形电流。因此，这些电流的循环会产生非常高的温度，从而熔化金属。
感应炉的熔化能力从不到1公斤到100吨不等，通常用于熔化铁、钢、铜、铝和贵金属。
与其他金属熔炼技术相比，感应炉的优势在于清洁、节能、熔炼过程易于控制。
然而，感应炉对金属废料种类和一些合金元素的限制可能会因为氧化而损失。
金属熔点
地球上存在的大多数金属的正常状态都是固态。然而，在金属加工行业，尤其是金属铸造和冶金行业，需要将金属液化以生产新产品。为了使金属液化，必须将金属加热到其熔点。
因此，了解物质的熔化温度与如何熔化金属同样重要。它使金属铸造加工更简单。专家可以准确计算铸造产品的成型、熔合和冻结时间。这有助于低效生产，同时为您的工作带来必要的备份解决方案以应对紧急情况。
什么是熔点？
熔点，也称为液化温度，是固体金属发生熔化过程的温度。这是金属从固相转变为液相的点。熔点因金属而异。
实际上，熔点被认为是相对的。它对压力不敏感。一些无定形物质如玻璃没有固定的熔点。
哪种金属的熔点最高？
Volfram (W)，也称为钨，是熔点最高的金属（3,422°C；6,192°F） 、最低蒸气压（温度高于 1,650°C、3,000°F）和最高抗拉强度。
最容易熔化的金属
到目前为止，熔点最低的金属是熔点为 – 38.830C 的汞。 它是地球上唯一在正常、标准化学温度和压力条件下呈液态的金属。
目前，水银的主要用途是用作温度计、压力计、压力计、浮球阀、水银开关等。
钢铁的熔点
铁是当今世界上使用最多的金属，占年金属总产量的 95%。
纯铁柔软而有弹性。但当添加0.002%~2.1%的碳成分时，会形成一种硬度、延展性和承载力都非常出色的合金钢。
铁的熔点为 1538°C，而钢的熔点为 1370°C .目前，钢铁是机械制造、汽车工业、造船、建筑等领域应用较多的两种金属。
铝熔点
铝的熔点为 933.47K（660.32°C；1220.58°F） .与其他金属相比，铝的熔点并不高。
在元素周期表中，铝表示为Al；原子序数为13，密度2.9 g/cm3。铝质轻、质软、耐腐蚀性能好、铸造性好。它是地壳中最常见的金属。铝铸件广泛应用于机械细节、发动机、城市外饰等领域。
| 金属 | 熔点（°C） | 熔点 (°F) |
| 铝 | 660.32 | 1220.58 |
| 铝合金 | 463 - 671 | 865 – 1240 |
| 铁、锻 | 1482 – 1593 | 2700 – 2900 |
| 铁，灰铸 | 1127 – 1204 | 2060 – 2200 |
| 铁，延展性 | 1149 | 2100 |
| 前导 | 327.5 | 621 |
| 镁 | 650 | 1200 |
| 碳钢 | 1425 – 1540 | 2600 – 2800 |
| 不锈钢 | 1510 | 2750 |
金属熔炼过程中的安全防护指导
每天熔化金属过程必须处理极端加热（可能高达 2000° C) 那是非常危险的工作环境。
可以说，熔炼是金属铸造厂最危险的工作之一，会导致意外事故。 阅读有关金属铸造工作原理的更多信息。
因此，为了保护工人的健康和生命，避免铸造厂的财产损失和损坏，金属铸造铸造厂必须考虑到严格的指导。
确保铸造基础设施
- 熔炼区必须单独布置，以免对非授权工人造成危险
- 必须有通风，并且铸造屋顶的设计必须高，以便空气流通
- 炉子在使用时必须保证质量和安全
- 应配备自动或半自动系统来倒油和加油，以减少人员接触和事故。
- 必须随时准备好防爆防火设备
确保工人的安全防护服
熔炼工人值班时必须穿上全套防护服。帽子、眼镜、手套、面具、厚衣服和鞋子是必备配饰。
注意事项
- 请在熔化区放置警告标志
- 限制未经授权的工人进入熔化区
- 定期检查炉子和通风系统，确保无效的立即修复
- 在熔化之前清洁和干燥金属材料
- 在使用前预热熔炉和耐火材料
- 做好应急预案
- 禁止在熔化区吸烟、进食、饮水
总结
通过以上内容，我们对如何在铸造厂熔化金属进行了详细的讲解 .希望它能让您了解一些关于熔化金属工艺的有趣想法。
在此处阅读有关我们关于金属加工铸造厂铸造程序的博客的更多信息。
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参考
美国能源部（2005 年）。 先进的熔炼技术：金属铸造行业的节能理念和机遇 .https://www.energy.gov/sites/prod/files/2013/11/f4/advancedmeltingtechnologies.pdf。
澳大利亚安全工作（2013 年）。 铸造工作相关风险管理指南。 https://www.safeworkaustralia.gov.au/system/files/documents/1702/guide-managing-risks-associated-foundry-workl.pdf
制造工艺