　　30年前出现的由铝硅钛三元合金配制的含钛0.6%上下的铝硅共晶合金，用于汽车发动机中的活塞、缸体、缸盖等零部件制作，经试验室试验，工业性试验，以及5万、15万公里行车试验，结果合金有以下优点：有良好的细化结晶组织作用、较高的耐热性、较高的耐磨性；能使活塞使用寿命延长35%左右，合金经济效益明显。由河南省科技委员会发布的鉴定证书注明ZL108T活塞合金技术规格、合金化学成分如下（%）：Si:11-12,Cu:1.4-1.6,Mg:o.6-0.8,Mn:o.5-0.7,Ti:0.5-0.6,Fe:0.4-0.5,Al余量。

　　来自全国26个单位派出技术专家34人，参与鉴定，其中多家汽车制造厂、拖拉机厂、活塞厂及内燃机配件制造厂、汽车研究机构等。鉴定具有很高的专业性、权威性。与此同时产出的铝硅钛亚共晶变形合金，经过专业机构测试，其机械性能接近LD2,可作为LD3代用品，广泛应用于建筑业、运输业等诸多部门，市场空间不可限量。虽然上述压铸铝锭因其生产方式、生产方法不科学，严重破坏电解工艺、损坏电解槽，被放弃、禁用，未能产业化，但压铸铝锭的优越性、广泛适用性，仍然给人留下深刻的印象。以铝土矿直接电解，违规蛮干，严重破坏电解工艺，伤损电解槽被放弃禁用，理所当然，但铝硅钛三元合金，不应被忽视，应探索、研发其它方式、方法进行生产。

　　事实证明，对矿石进行改性加工处理，使其理化性能适应电解工艺要求的复合氧化铝，作为电解添加剂，与氧化铝混配进行电解，经试验室试验，可以在保持电解工艺正常运行的条件下，产出含有少量钛及硅的铝硅钛三元合金，求购压铸铝锭可用于再生铝深加工，可以产出上述ZL108T的活塞合金和亚共晶变形合金。可惜此法竟无人问津，长期被忽视。我国再生铝产业步履蹒跚数十年，只能生产初级铸造铝合金锭。

　　除了电解法之外，求购压铸铝锭厂家还可以采用其它方式、方法。例如电热法、碳热法、化学置换法等。关键是要有创新发展思维理念和意愿，能勇于开拓创新。在诸多方法中，电热法产业化已有先例。可炼制含钛高硅的铝硅合金，以再生铝、废杂铝稀释最为有效、便捷、科学合理。如果能使再生铝产业与电热法结缘伴行，或将是再生铝产业转型升级、迅速产出高级铸造合金、高端变形合金的最强劲有力的引擎，使再生铝迅速走出低谷，由弱转强，面目一新。为此，笔者就电热法略述拙见如下。

　　（二）

　　电热法炼制铝硅钛合金工艺过程中，有些重要环节必须妥善处理，倘漠然置之，就会遭到挫折和失败，国内外此类事例比比皆是。上世纪60年代，我国抚顺、本溪、唐山、上海等地都曾试过电热法炼制铝硅合金，无一例外，都因忽略了炼制铝硅合金的某些环节的特殊要求，先后放弃了试验。其主要原因，一是炉子选用不当，冶炼工艺事故频频，无法正常生产；二是炉料配备粗放随意，产出合金含铁高，用途受限。同时球团耐热强度不高，造碴多，涨炉底事故频频发生。

　　与大多数矿热还原工艺不同，炼制铝硅合金有其特殊性，有特殊要求。首先，它要求反应区能量密度足以保证产出的合金能连续不断、及时地从出口顺利淌出，而且保持均衡稳定；要求反应区温度能稳定保持在2050℃~2200℃之间，温度低了反应不完全造渣多，温度高了还原金属特别是铝会大量挥发；要求物料成分尤其是还原剂成分稳定，保持反应区导电率稳定；工艺过程炉料要均匀下移，在合金及时排出的同时，CO及碴也及时均匀排出；要求电极能埋得深，电极消耗保持均衡；总之，反应区各项工艺要素、电制度、热制度平衡而不紊乱。

　　求购压铸铝锭厂家长期试验研究和生产实践证明，虽然大功率三相矿热炉也能取得较好的技术指标，但与单相单电极炉相比却相形见绌，因而单相单电极炉应是首选。用三相三电极矿热炉炼制铝硅合金时，各项消耗指标都偏高，而且经常发生熔炼工艺紊乱，尤其是功率小的炉子，无法正常生产，勉强维持，产出的合金含铝量也达不到要求，究其原因主要是：

　　（一）小功率三相炉，三根电极三个反应区，即便较大的6300kVA炉子，每相功率也只有6300/3kVA，显然反应区的能量密度太小，产量小，无法连续出炉，还原金属尤其是铝在炉子内停留时间过长，大量挥发，产率低，合金中铝含量少，只能达到30%~35%。

　　（二）三相炉电抗大，功率因数低，一般只有0.78~0.88，加以功率小，相对地炉壁、炉面、炉底散热面积大，热效率低，电耗高。

　　（三）炼制铝硅合金，工艺要求采用低电压大电流，这时有效电阻及无功电阻值在不断变化，无法做到三相功率完全一致，三个反应区能量密度均衡，为了消除这种不均衡状态，就要经常变动变压器二次相序，迫使停电，破坏了熔炼工艺，金属产率低，电耗增加。与单相单电极炉比较，铝及硅的损失都大，如表：

　　（四）三相电炉因三相功率不均衡，需要调整，致使三根电极上下移动频繁，反应区能量密度均衡遭破坏，各项工艺要素也随之变坏，还原反应无法快速、完全地进行，生产出现紊乱，炉子经常处于不满负荷状态。

　　（五）三相电炉三根电极之间产生分流，这不但降低了反应区的能量密度，还使炉子上部的温度升高，降低了炉料电阻，迫使电极埋入深度变浅，导致难熔物SiC、Al4C3积存于炉底，造成塌料、涨炉底事故，无法正常生产，直至最终被迫放弃生产。

　　求购压铸铝锭厂家认真总结经验，同时并参考国外经验，不难得出结论，电热法炼制铝硅合金，确实有其特殊性，有一定难度，但如果炉子选用得当，炉子具备了炼制铝硅合金所必备的功能，炼制铝硅合金是完全可行的。前苏联数十年的经验证明，炉子的功率必需保证反应区能量密度足够大，足以保证每分钟的产量达到连续出炉同时带出积存于炉底部的碴，三相炉的有功功率通常是13000kVA以上，单相单电极炉的有功功率通常是10000kVA以上。

　　求购压铸铝锭厂家在选用三相炉时，16500kVA以上的炉子，为了使三相有功功率保持平衡，反应区能量密度均衡稳定，建议采用二次低压补偿装置（西安瑞弛冶金设备公司首创），以使功率因数提高到0.93左右。如有适用调频装置，亦应采用。在采用三相能量平衡装置时，可使三相能量保持平衡，相电压50~55V以使低电压大电流。

　　求购压铸铝锭厂家在选用单相单电极时，增设调频柜，可使电耗降低7%~10%，功率因数达0.93上下。在利用闲置矿热炉时，功率6300kVA的炉子改造后功率可增大1.58倍，不属国家规定淘汰之列，新建10000kVA以上单相单电极低频炉，建议采用8927416X专利技术。旧炉改造可采用两种方式：交-直-交-低频方式，十二相同步-逆变-低频方式。

　　8927416X专利技术特点在于，炉体安装在炉底平车上，炉膛内安装有一根自焙电极，采用低频交流电源。炉体外装有可绕炉体移动的扒皮车。炉底平车置于基础上，车板上设有多条钢轨，炉体放在钢轨上，炉底平车的移动由油缸和管路组成液压系统控制，可使炉体沿炉口方向移动，以改变电极在炉膛中的位置。电炉采用的交流电源，是三相电源采用整流、逆变电路技术后，构成的单相低频交流电源，亦即将三相市电经变压器变压，再经可控硅整流、逆变后，构成单相低频交流电源。扒皮车由车体及设于车体上的电焊机、扒皮夹子、汽动装置组成、车轮放在炉体外侧的圆形轨道上。

　　求购压铸铝锭厂家把三相矿热炉改造成单相单电极炉，采用交-直-交-低频方式，与8927416X专利技术不同之处是，所利用的闲置矿热炉原有炉体是固定的，而电极是可移动的，可以根据工艺需要随时改变其与出口之间的距离。采用十二相同步-逆变-低频方式时，原有炉体也不变，只将固定电极装置改为可移动，原有变压器留用，其接线为A/Y，需再添一台Y/Y性能变压器，组成十二相同步-逆变-调频交流电源，功率增大2/1.265倍。用上述两种方式改造的炉子，所用电极的直径正好与原有炉体的直径相适应。炉子具有的电气特性，完全符合炼制铝硅合金的工艺要求。

　　两台6300kVA经改造的单相单电极低频炉，其产量高于一台普通16500kVA三相炉子的产量，其创造的技术、经济效益更优于后者。前苏联长期实践经验证明，采用单相供电的六根电极排成一行的长方形电炉，炼制铝硅合金最有发展前途，它具有良好的工艺与电气特性，功率因数提高5%~7%，电耗下降15%。

　　鉴于各地多有闲置三相矿热炉，建议选择条件好的炉子，就地（或移地）加以改造，将其改造成为单相单电极低频炉。改造后的炉子将具有诸多优点。现以6300kVA三相炉子，以十二相同步——逆变——低频方式改造为例，加以说明：

　　（1）改造后的炉子，功率增大为9960kVA，完全可保证连续出炉的工艺要求。

　　（2）利用原有炉体、设施，可节省大量投资，并不难在3~5个月内投入生产。

　　（3）由于单相单电极能量密度大，反应区各项技术要素稳定，温度易于控制在所要求的2050℃~2200℃之间。

　　（4）由于只有一根电极，消除了电极间分流，电极埋入深度大，保证了电流通过电弧直达炉底，反应区能量密度衡定，还原反应正常进行，提高了热效率，减少了热损失。

　　（5）改造后的炉子电极与出炉口之间距离可调整（电极可移动）温度高，保证了还原金属及炉渣及时排出，金属收率提高，同时中间产物SiC、Al4C3等难熔物较易被Al2O3还原，避免涨炉底现象发生。

　　（6）一根可移动电极，可保持电炉满负荷运行，功率利用率可达100%，必要时改变电极与出炉口之间的距离，超负荷运行，可利用“平谷峰”电价制度，于夜间（谷时）多用电，以降低平均电价。

　　（7）由于一根电极，暴露于空气中炉料中面积小因而消耗少，铁质电极壳相应消耗少，有利于降低合金含铁量。

　　（8）一根电极便于调频柜安装、维护，而低频的应用与推广，是国家节能措施，将工频50Hz调低为0~3Hz，可以减少大电流线路的电抗，节能降耗。频率0~3HZ具有直流的功能，功率分布合理，不偏弧，电流集肤效应减少，均匀流过电极，温度高而平稳，原料还原率高，电磁搅拌力大，微粒渣反复碰撞形成大颗粒，易于分离，使合金中混渣少，质量高，并有利于合金精制。

　　（9）单相单电极低频炉，不但优于三相炉，也优于直流炉。直流电炉2/3的功率在阳极（炉底），由于热量过于集中，不能充分利用，并造成局部过热，导致还原金属大量挥发，使金属收率降低，电耗增大。国外使用直流炉炼制铝硅合金，每吨合金耗电15000度以上，国内在炼制工业硅时每吨硅耗电竟高达16500度，而低频炉可使电耗低于13000度/吨合金。

　　（10）一根电极，消除了三相三根电极的三角区，便于操作，特别是便于机械化、自动化改造，也便于采用中空电极，用氮气将氧化铝、刚玉或高铝矿粉与炭粉吹进反应区，使其直接反应，以提高合金中铝含量。

　　（11）单相单电极低频炉较三相炉排出烟尘少30%，噪音小，利于环保达标，利于粉末提纯加密技术的应用，实施无废料废渣生产。

　　一座改造后的10000kVA单相单电极低频矿热炉，可年产含钛铝硅合金约6000吨，按每kVA计算的年产量约为普通三相炉1.3倍。改造一台6300kVA三相炉为10000kVA单相单电极低频炉，所投资金不难在投产后一年内收回。

　　正是由于单相单电极炉的优越功能，上世纪40年代，前苏联一种被称为‘米格炉’的单相单电极炉风行一时，但由于对电网干扰大被禁止。我国在上世纪50年代由前苏联帮助建造的供炼硅用5000kVA单相双电极矿热炉，采用连续出炉工艺吨硅单耗可较三相炉低约10%以上。单相单电极炉较三相三电极优势明显。然而迄今为止国内尚未有以单相单电极炉成功炼制铝硅合金案例，注重点仍倾向于大功率三相三电极炉，两家规模企业以铝硅合金立项，建造的功率16500kVA矿热炉，投产后都转产铁合金。另外多家试炼制过铝硅合金的企业，所选矿热炉都是三相三电极炉，因而在首选单相单电极炉同时，不可忽视三相三电极炉。三相三电极炉经技术改造后，完全可以适应炼制铝硅合金的工艺要求。例如有功功率大于13000kVA的炉子，采用二次低压补偿，增设三相平衡自动调整装置和调频柜后，按低电压大电流要求相电压控制在50V~55V之间，反应区下移电极埋入深，使反应区能量达到最佳限度，满足冶炼工艺要求，炼制出合格合金，使冶炼工艺运行正常稳定。

　　至于炉料制备，必须按确定的Al2O3/SiO2(以下以A/S表示)平衡配料，严格按操作规程进行，这是炼制铝硅合金、铝硅钛合金工艺得以正常进行的必备条件。炉料需经加工清除其中有害杂质，在所有杂质中最为有害的是Fe2O3，而合金中铁的含量很大程度决定合金的市场竞争力。含铁过高，用于稀释的原铝（或再生铝、废杂铝）的量加大，配制的合金成本高，利润降低。因此，要求在炼制的合金成本不增加的前提下，含铁愈低愈好，为此特别限定合金的含铁量，一般不超过1.5%。

　　在限定炼制铝硅合金铁含量的条件下，求购压铸铝锭厂家必须对原料选用、加工方法，特别是除铁方法的选定，必须做足文章，因为这涉及到市场供求如物料价格高低、加工费用大小，加工难易程度，以及国家政策要求等诸多方面因素的综合分析、评估等。比方河南的氧化铝工业，由于实施选矿—拜耳工艺流程，副产大量尾矿，为使尾矿资源化，获得国家免税待遇，可选用除铁尾矿作原料，也可以废弃低铝硅比铝土矿，经除铁、除杂后，用以炼制铝硅合金，两者都具有量大质优特点；山西省资源条件更为优越，高岭土普遍含铁低，平均在0.3%上下，朔州、忻州等高铝煤产地，排放的高铝粉煤灰、煤矸石更为可贵。平朔二矿所产粉煤灰中Al2O3含量达47%，Fe2O3含量只有0.44%，不需要除铁加工。另外，怀仁某煤矿所产煤灰粉中Al2O3含量高达54.22%，A/S1.59，而Fe2O3含量为0.8%，如用作电热炼制铝硅合金原料，也不需要除铁加工，怀仁所产洗选矸不需要添加含Al2O3物料，还原剂可选用洗选精煤，完全可以在煤上多下功夫。此外内蒙古、陕北等地也有高铝煤矸石、粉煤灰产出，托克托电厂排放的粉煤灰Al2O3含量达54.77%，SiO2：36.5%、A/S1,51、Fe2O3含量2.29%，经高梯度磁分选可降至0.6%，无需添加含Al2O3物料，可直接用以制团。实际上，全国可资源利用的炼制铝硅合金原料可谓取之不尽，用之不竭。

　　原料制备的另一个重要环节是制团工艺。球团要求细度、导电度、机械强度、孔隙度等要充分满足冶炼工艺要求，球团耐热强度决定冶炼过程造碴多少的决定因素，耐热强度必须保证球团顺利进入反应区。正常运转时约有14%~17%的残碴形成，其成分主要是多铝红柱石（3Al2O3.2SiO2）、刚玉、六铝酸钙（Ca.6Al2O3）、SiC、AlOC等，通常在连续出炉时被带出炉外，返回流程，如果球团耐热程度不够，造碴过多无法及时排出炉外，会引发涨炉底事故，事故频发会造成无法正常生产。

　　总之，性能优越适用矿热炉，优良合格球团，是炼制铝硅合金、铝锭的必备条件，不可漠然置之。

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