鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐的製作方法
2023-05-22 22:07:11 1
專利名稱：鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種等溫熔煉爐，尤其涉及一種鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，屬於金屬冶煉技術領域。
背景技術：
金屬鋁具有輻射吸收率小(只有O. 2 O. 3)、熔化潛熱大、熱傳導性不強等特性，使得熔煉過程熱效率低，目前常用的爐型有反射爐、感應爐、坩堝爐等。鋁反射爐熱效率在26 31%之間，採用蓄熱技術的大型 反射爐熱效率能達到50%左右，氧化燒損3 5%，這種熔煉技術不論是採用電還是燃氣加熱，其傳熱方式均為先加熱表面鋁液，再通過導熱方式進行熱量傳遞，在鋁液深度方向出現較大的溫度梯度，由於鋁的金屬特性，會出現表面過燒、氧化燒損大、鋁液品質差、吸氫等問題。感應式熔煉爐可以有效避免氧化燒損，但是存在設備功率因素低、需配備輔助電磁設備、單位電能消耗高等問題，僅適用於熔煉溫度較高且不需造渣精煉的合金。坩堝爐熔煉技術可以有效避免氧化燒損，且投資少、靈活性大，但存在溫度低、升溫速度慢、生產能力低、熱效率極低(僅為7 19%)等問題。目前在我國的鋁冶煉及加工企業中，其場地及生產能力有限，採用的設備技術相對落後，產品能耗高，廢棄排放汙染環境。在2011年I月24日，工信部及科學技術部、財政部印發《再生有色金屬產業發展推進計劃》中提到，「加快淘汰落後生產能力，淘汰直接燃煤的反射爐和4噸以下的其他反射爐，禁止採用坩堝熔煉再生鋁合金」，這樣，我國絕大部分中小型加工及再生鋁企業將面臨倒閉問題。綜上可見，目前常用的鋁熔煉技術均有一些不足，尤其是適合中小型鋁加工企業需要的設備技術相對落後，因此需要設計一種高效的鋁及鋁合金熔煉爐。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，該爐型熱效率高，能耗低，符合節能減排的要求，且能改善鋁液品質。本發明的技術解決方案是，一種鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，包括爐門、爐體和爐膛，爐體呈臥式，爐體內部設有隔牆，所述隔牆將爐膛分為啟爐熔化區和浸沒式加熱區兩個區域，爐門設置在啟爐熔化區的一側，隔牆底部設有通道，爐體底部設有電磁攪拌器，用以對上述兩個區內的熔煉液進行攪拌；所述啟爐熔化區，爐頂設有啟爐區加熱器，爐膛底部設有第一放幹口，爐膛側面設有溢流口 ；所述浸沒式加熱區，自爐頂向內垂直安裝有浸沒式加熱器，爐膛底部設有第二放幹口。進一步地，前述的鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其中所述隔牆上設置的通道為拱形結構，啟爐熔化區與浸沒式加熱區內的熔煉液通過該通道有效聯通；所述爐膛內的各交接面設置成不同弧度的圓弧面。更進一步地，前述的鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其中所述啟爐區加熱器是矽碳棒或燃氣燒嘴；所述浸沒式加熱器在爐體外設有升降機構，用以調整該浸沒式加熱器的高度，使其有效發熱段直接浸沒在熔煉液內部。本發明提供的這種鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，爐型緊湊、結構合理、佔地面積小、熔化效率高、控制性能高，其熱效率達到70%以上，噸鋁能耗< 420kwh。該熔煉爐能夠有效改善鋁液品質，既可用於鋁錠重熔又可用於廢鋁再生，可以實現生產過程廠內零排放，有效解決了目前中小企業對先進熔煉設備及節能減排的需求。
圖I是本發明主視方向的剖視結構示意圖2是本發明俯視方向的剖視結構示意圖。·圖中各附圖標記的含義為1-爐門，2-啟爐熔化區，3-溢流口，4-第一放幹口(啟爐區放幹口)，5-通道，6-電磁攪拌器，7-第二放幹口(浸沒式加熱區放幹口)，8-浸沒式加熱區，9-浸沒式加熱器，10-升降機構，11-隔牆，12-啟爐區加熱器；圖2中的箭頭示意的是爐膛內部的鋁液流動方向。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明技術方案作進一步的詳細描述，以使本發明前述的目的、特徵和優點變得更易理解。如圖I所示，一種鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，包括爐門I、爐體和爐膛，爐體呈臥式，爐體內部設有隔牆11，所述隔牆11將爐膛分為啟爐熔化區2和浸沒式加熱區8兩個區域，爐門I設置在啟爐熔化區2的一側，隔牆11底部設有通道5，爐體底部設有電磁攪拌器6，用以對上述兩個區內的熔煉液進行攪拌。所述的啟爐熔化區2，爐頂設有啟爐區加熱器12，爐膛底部設有第一放幹口 4，爐膛側面設有溢流口 3 ;所述的浸沒式加熱區8，自爐頂向內垂直安裝有浸沒式加熱器9，爐膛底部設有第二放幹口 7。根據本發明技術方案，採用隔牆11將爐膛劃分成兩個不同的功能區，以滿足不同的需要。在隔牆11底部設置通道5將啟爐熔化區2與浸沒式加熱區8聯通，為鋁液等熔煉液按特定軌跡流動提供通道，同時也可防止來料為鋁錠時，塊狀料進入浸沒式加熱區8衝擊浸沒式加熱器9。由於隔牆11上設有防止塊狀料進入浸沒式加熱區8的結構，因此，需在浸沒式加熱區8與啟爐熔化區2分別設置一個放幹口才能滿足系統放幹要求，在熔煉生產結束後使爐膛排空。啟爐熔化區2側面的爐門I用作加料，設置的溢流口 3用於符合熔煉要求的鋁液流出，同時也可滿足系統連續工作及爐膛內保持一定鋁液深度的要求。啟爐熔化區2爐頂安裝的啟爐區加熱器12可以是矽碳棒或燃氣燒嘴，用於啟爐時熔化錠料得到鋁液，滿足系統啟動一定的鋁液深度的要求；浸沒式加熱區8自爐頂向內垂直安裝高熱通量的浸沒式加熱器9，用作連續生產時系統熱源供給，該加熱器可以成組設置，並且按照一定方式排布，以利於熱量傳遞及系統溫度均勻。安裝在爐底的電磁攪拌器6，用於鋁液循環流動的動力供給，使爐膛兩個分區內的鋁液在電磁攪拌的作用下以一定的速度及特定軌跡流動，滿足等溫熔煉及與加熱器對流換熱的要求。根據鋁液流動及電磁攪拌作用面的需要，隔牆11上設置的通道5可以為拱形結構，既滿足兩功能區之間鋁液循環流動，又能限制鋁液按照預定軌跡流動，同時還起到防止加料區鋁錠進入浸沒式加熱區8，以保護浸沒式加熱器9。分區之後，爐膛內各交接面可根據鋁液流動情況，設置為不同弧度的圓弧面，以避免鋁液循環流動時在局部形成旋渦。而且，浸沒式加熱器9可以在爐體外配套設置升降機構，用以調整浸沒式加熱器9的高度，使其有效發熱段直接浸沒在熔煉液內部。本發明採用可以浸沒在熔融鋁液中的浸沒式加熱器9作為熱源，顛覆了傳統反射爐將熱量傳遞給熔池表面、再通過熱傳導將熱量向熔池深處傳遞的加熱方式。這種等溫熔煉技術將加熱器直接插入熔池內部，有效散熱表面直接接觸並完全浸沒在熔煉池金屬內部，這樣，加熱器的熱量將全部傳遞給周圍的鋁液，對系統中鋁液的流動速度和流動軌跡，以及爐膛內鋁液溫度的均勻性有很大的影響。結合圖2所示，本發明的爐型內部結構充分考慮了流體的特性，鋁液在底部電磁攪拌器6的作用下，以一定的速度及流動軌跡在啟爐熔化區2和浸沒式加熱區8之間循環 流動，隔牆11上的通道5的結構及尺寸充分考慮了電磁攪拌器6作用面的需要以及鋁液形成特定流跡的需要，在電磁攪拌及系統結構的雙重作用下，鋁液形成圖2箭頭所示的流動軌跡，有效地避免旋渦的產生，減少了能量損失和對爐襯局部的衝刷，並以一定的速度均勻地衝刷浸沒式加熱器9，配合非均勻排布的浸沒式加熱器9，可以使加熱區溫度更加均勻，防止出現局部高溫或低溫，提高了鋁液的熔煉品質。此外，本發明採用底置式電磁攪拌器6作為動力源，設備技術成熟，維護簡單，投資少、壽命長，其結構簡單緊湊，佔地面積小，可有效節省空間。試用表明，本發明提供的這種鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其熱效率達到70%以上，噸鋁能耗< 420kwh，既可用於鋁錠重熔又可用於廢鋁再生。當然，本發明並不局限於上述具體實施方式
，本領域的技術人員在不脫離本發明的精神即公開範圍內，仍可作一些修正或改變，故本發明的權利保護範圍以權利要求書限定的範圍為準。
權利要求
1.鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其特徵在於所述熔煉爐包括爐門、爐體和爐膛，爐體呈臥式，爐體內部設有隔牆，所述隔牆將爐膛分為啟爐熔化區和浸沒式加熱區兩個區域，爐門設置在啟爐熔化區的一側，隔牆底部設有通道，爐體底部設有電磁攪拌器，用以對上述兩個區內的熔煉液進行攪拌；所述啟爐熔化區，爐頂設有啟爐區加熱器，爐膛底部設有第一放幹口，爐膛側面設有溢流口 ；所述浸沒式加熱區，自爐頂向內垂直安裝有浸沒式加熱器，爐膛底部設有第二放幹口。
2.根據權利要求I所述的鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其特徵在於所述隔牆上設置的通道為拱形結構，啟爐熔化區與浸沒式加熱區內的熔煉液通過該通道有效聯通。
3.根據權利要求I所述的鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其特徵在於所述爐膛內的各交接面設置成不同弧度的圓弧面。
4.根據權利要求I或2或3所述的鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其特徵在於所述啟爐區加熱器是娃碳棒或燃氣燒嘴。
5.根據權利要求I或2或3所述的鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其特徵在於所述浸沒式加熱器在爐體外設有升降機構，用以調整該浸沒式加熱器的高度，使其有效發熱段直接浸沒在熔煉液內部。
全文摘要
本發明提出一種鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其爐體呈臥式，爐體內部設有隔牆，隔牆將爐膛分為啟爐熔化區和浸沒式加熱區，爐門設置在啟爐熔化區的一側，隔牆底部設有通道，爐體底部設有電磁攪拌器，用以對上述兩個區內的熔煉液進行攪拌。所述啟爐熔化區，爐頂設有啟爐區加熱器，爐膛底部設有第一放幹口，爐膛側面設有溢流口；所述浸沒式加熱區，自爐頂向內垂直安裝有浸沒式加熱器，爐膛底部設有第二放幹口。本發明爐型緊湊，結構合理，熔化效率高，可控制性能高，熱效率達到70%以上，噸鋁能耗＜420kwh，既可用於鋁錠重熔又可用於廢鋁再生。
文檔編號F27B3/04GK102954682SQ20121041925
公開日2013年3月6日 申請日期2012年10月29日 優先權日2012年10月29日
發明者閆輝, 謝曉燕, 陳景閣, 李世軒, 湯建平, 魯文將 申請人:蘇州新長光熱能科技有限公司