專利名稱：金屬熔化設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將碎金屬片熔化成熔融金屬液的耐熱井。
背景技術(shù)：
本發(fā)明試圖提供用于將碎金屬片熔化成熔融金屬液的改善的耐熱井。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供用于將碎金屬片熔化成熔融金屬液的耐熱井，包括用于將金屬引導進入所述井內(nèi)的入口，所述入口定位成導致熔融金屬在所述井內(nèi)循環(huán)流動；適于金屬從所述井流出的出口 ；以及位于耐熱井之下的用于將所述熔融金屬從所述井泵送通過所述出口的電磁泵。在本發(fā)明的優(yōu)選形式中，電磁泵定位成將力施加于處于所述入口和所述出口(19) 至少之一下游的所述金屬，從而吸引所述金屬通過所述井。優(yōu)選的，出口通路與所述出口連通，以及電磁泵位于所述井的出口或出口通路附近。優(yōu)選的，出口通路與所述出口連通，以及電磁泵垂直位于所述井的出口和出口通路至少之一的下方。優(yōu)選的，入口配置成與井正切地將熔融金屬引導進入所述井內(nèi)，以便在所述井內(nèi)的所述金屬內(nèi)產(chǎn)生渦流。入口可形成為延伸至少一部分空腔高度的細長開口，可形成為從空腔基部附近延伸的細長開口，或可形成為延伸空腔整個高度的細長開口。優(yōu)選的，出口形成為處于所述空腔底部或鄰近所述空腔底部的水平矩形槽，或形成為鄰近所述空腔基部定位的水平矩形槽，或形成為開放到所述空腔側(cè)壁內(nèi)的水平矩形槽。優(yōu)選的，出口從所述空腔基部向下延伸。優(yōu)選的，井進一步包括用于將熔融金屬傳導通過所述出口的旁路裝置，所述旁路裝置配置成使得熱能夠從所述旁路內(nèi)的金屬傳遞到處于或鄰近所述出口的所述井，從而將金屬在所述出口內(nèi)堵塞的危險最小化。優(yōu)選的，所述出口和所述旁路彼此鄰近并開放到所述出口通路內(nèi)。有利的，所述出口于的所述井的下部壁中形成，并開放到所述出口通路內(nèi)，以及所述旁路通過所述入口延伸過所述壁而形成，且開放到所述井和所述出口通路兩者內(nèi)。本發(fā)明還提供一種熔化碎金屬的方法，包括提供耐熱井，其具有用于將金屬弓I導進入所述井內(nèi)的入口以及適于金屬從所述井流出的出口 ；導致所述井內(nèi)的熔融金屬朝向所述井的所述出口向下循環(huán)流動；將碎金屬引導進入所述熔融金屬流內(nèi)；以及在一個位置處將泵送力施加于所述熔融金屬，從而導致吸引而不是推動所述金屬通過所述出口。電磁泵便利地定位成將力施加于處于所述入口和所述出口至少之一下游的所述金屬，從而吸引所述金屬通過所述井。優(yōu)選的，所述方法包括與井正切地將熔融金屬引導進入所述井內(nèi)，以便在所述井內(nèi)的所述金屬內(nèi)產(chǎn)生渦流。有利的，熔融金屬沿著空腔高度的至少一部分、或鄰近空腔基部或沿著空腔整個高度與井正切地被弓I導進入所述井內(nèi)。優(yōu)選的，所述方法還包括通過旁路將熔融金屬傳導通過所述出口，以便使得熱能夠從所述旁路內(nèi)的金屬傳遞到處于或鄰近所述出口的所述井，從而將金屬在所述出口內(nèi)的堵塞危險最小化。優(yōu)選的，所述出口和所述旁路鄰近彼此并開放到所述出口通路內(nèi)。


現(xiàn)在將通過實例的方式參照附圖對本發(fā)明進行描述，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例設(shè)備的平面視圖；圖2示出圖1所示實施例的透視圖；圖3示出如圖1所示實施例的側(cè)視圖；圖4示出圖1所示實施例的另一側(cè)視圖；圖5示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例；圖6示出如圖5所示實施例的后視圖；圖7示出通過圖6的A-A的截面；圖8示出通過C-C的截面；圖9示出圖5所示實施例的端視圖；圖10示出通過圖6的B-B的截面；圖11示出圖5所示實施例的透視剖面圖；圖12示出圖5所示實施例的正視圖；圖13示出耐熱井的另一實施例的平面視圖；圖14示出圖13所示耐熱井的透視圖；圖15至圖17示出如圖13所示的耐熱井的各面?zhèn)纫晥D；圖18示出耐熱井的另一實施例；圖19示出圖18所示耐熱井的透視圖；圖20至圖21示出圖18所示耐熱井的側(cè)視圖；圖22示出耐熱井的另一實施例；圖23示出通過圖22的A-A的截面；圖24示出圖22所示耐熱井的透視圖；以及圖25和圖沈示出圖22所示耐熱井的側(cè)視圖。
具體實施例方式圖1示出鋁再循環(huán)爐子10，其包括連接到爐渣井14和耐熱井16的主腔室12，有時稱之為渦流碗狀物。主腔室是包含諸如熔融鋁的熔融熱金屬的爐子主腔室。允許熔融金屬經(jīng)由入口 18流入耐熱井16，然后經(jīng)由井16的出口 19從耐熱井16流入爐渣井14進入出口通路20。之后金屬經(jīng)由出口 21流回到主腔室12。示出的出口通路20的軸線是水平的， 但是任何允許金屬流動的角度都是合適的。耐熱井16通常是圓柱形的，以及入口 18通常正切于井16，這樣隨著熔融金屬流入腔室12，熔融金屬趨于導致井16內(nèi)的通常為渦流形式的循環(huán)運動。諸如鋁碎片的碎金屬通常從傳送裝置(未示出)從上方送入到井16內(nèi)。雖然示出的井16是圓柱形的，但是將意識到可以使用任意合適的形狀。例如，井的基部可以是曲線形或漏斗形，以便引導金屬朝向以及通過出口流動。井16的出口還可在橫斷面上成形或受到限制，以便形成渦流。耐熱井內(nèi)的金屬運動產(chǎn)生適于金屬流動的向下渦流動作。該金屬流動模式迫使碎材料(其被連續(xù)引導到耐熱井16的頂部內(nèi))變得快速浸沒到金屬表面之下。由于碎材料的表面積與體積之比通常頗高，碎材料否則將趨于停留于熔融金屬的表面上且經(jīng)受氧化。傳送裝置以均勻速率將碎材料送入到耐熱井內(nèi)，該速率小于或等于爐子的熱容量，以便將金屬溫度維持在合適的水平。熔融金屬然后從耐熱井16通過出口通路20流到爐渣井14。在爐渣井14中，在熔融金屬回到主腔室以便最終加熱到爐子操作溫度之前可執(zhí)行另外的金屬加工或處理。在所示實施例中，井16的出口 20位于井16的側(cè)壁，但是其還可以位于井16的基部，從而允許金屬向下流出井16，以便有助于產(chǎn)生渦流運動。為了將熔融金屬從耐熱井16泵送到爐渣井14，金屬熔化設(shè)備設(shè)置有位于耐熱井 16之下的電磁泵22。金屬熔化設(shè)備可以被允許其圍繞軸線X傾斜的方式支撐，從而允許接近電磁泵22以便于維修等。在爐渣井14和主腔室12之間的通路21鄰近或處干爐渣井14底部，并優(yōu)選在遠離耐熱井16的出口通路20的端部或位置處設(shè)置。主腔室12中的熔融金屬通常在其最上部表面處最熱以及在其最下部表面處最涼。通到井16的入口 18可為任意合適的形狀，但優(yōu)選為垂直延伸的常規(guī)細長形。入口 18可延伸至井16高度的一部分或其整個高度，且理想地是延伸整個高度。這允許熔融金屬自由流入到井16內(nèi)，并且使得爐子在熔融金屬處于相對低水平甚至當爐渣于熔融金屬表面上形成的情況下能夠持續(xù)操作。通過在耐熱井16之下設(shè)置泵22，可以將相應(yīng)大量的熔融金屬水平從耐熱井16泵送到爐渣井14。泵22還可緊接在出口 19或出口通路20之下或緊接在出口 19或出口通路 20的下游定位。這樣電磁泵22定位成將運動力施加于位于通到井16的入口 18上游以及優(yōu)選位于出口 19或出口通路20上游的熔融金屬，這樣熔融金屬被吸引而不是被推動通過井16。結(jié)果，泵將張力施加于熔融金屬以便吸引其通過出口 19以及優(yōu)選通過出口通路20。 以該方式可避免會導致井16的溢流的，在入口 18或出口 19或出口通路20中的堵塞。泵定位在井的外部還使得泵的維護和修理相對容易。圖5至圖12示出本發(fā)明設(shè)備的第二實施例。該設(shè)備包括主腔室112、耐熱井116 以及爐渣井114。在所示實施例中，爐渣井包括位于爐渣井114 一端的門110。在所示實施例中，耐熱井116具有在耐熱井116和爐渣井114之間的連接部或通路120，其位于沿著爐渣井114 一側(cè)的中部。如圖6所示，設(shè)置通氣管IllA和IllB被設(shè)置，且分別連接到主腔室112和爐渣井114以便允許任何氣體從主腔室和爐渣井溢出，如圖11中所看到的那樣，其是封閉單元。電磁泵122在耐熱井116和爐渣井114之間的連接部之下的區(qū)域中設(shè)置在耐熱井 116下部。在圖7中，可看到如箭頭所指示的熔融金屬流動，箭頭示出從主腔室112通過耐熱井116流到爐渣井114以及返回到主腔室的熔融金屬流動。如圖11所示，主腔室112和爐渣井114的每一個基本為箱形，分別具有平坦的側(cè)壁和平坦的上壁和下壁。如圖11 (其是圖5所示實施例的剖面視圖)所示，可看到分別在主腔室112和爐渣井114的每一個中的熔融金屬水平111、113。圖13至圖17示出耐熱井216的另一實施例，其包括正切的入口 218和出口 220。 電磁泵222設(shè)置在耐熱井216之下。在該可選的耐熱井216中，入口 218和出口 220兩者都設(shè)置在耐熱井216的同一側(cè)上。該可選的耐熱井216可任選地用作金屬熔化設(shè)備上的螺栓。圖18至圖21示出耐熱井316的另一實施例，其具有與圖1至圖17所示實施例相同的許多特征。具體的，耐熱井包括圓柱形的井或空腔317，以及還具有形成為細長槽的入口 318。當入口 318被設(shè)置為長槽時確保來自主腔室頂部和底部的熔融金屬可被吸引到耐熱井316中。耐熱井316的出口 319形成為矩形的水平對準槽。電磁泵322位于耐熱井316 之下并且優(yōu)選地位于出口 319之下或僅僅在出口 319或出口通路320的下游。出口 3219 位于耐熱井316底部處。圖22示出耐熱井416的另一實施例，其包括入口槽418、出口 419以及出口通路 420。電磁泵422設(shè)置于且位于耐熱井416之下，優(yōu)選位于出口 419和/或出口通路420之下或僅僅在出口 419或出口通路420的下游。如圖23 (其是圖22的A-A上的截面)所示， 井416的出口 419為在井416的圓柱形腔室417底部處的限制形式，其有助于形成由熔融金屬通過入口 418流動產(chǎn)生的渦流形成。如圖23中可看出的，從入口 418到出口通路420形成旁路，其繞過出口 419。上述的通過入口 418從井頂部往下延伸到出口通路420而便利地實現(xiàn)。該配置允許來自主腔室的一些熔融金屬繞過井416和出口 419并直接流過419進入出口通路420，優(yōu)選與通過出口 419的熔融金屬混合。這具有加熱位于出口 419內(nèi)和其周圍的金屬的優(yōu)勢。在落入井內(nèi)的固體金屬在進入出口 419之前沒有充分熔化的情況下，出口會部分或完全被堵塞。在出口附近提供旁路以便允許熔融金屬流動通過出口導致將熱施加于出口周圍的金屬，以防止形成堵塞。將意識到如果旁路金屬與出口 419分離足夠地小，可允許熱從旁路金屬傳遞到出口 419內(nèi)的金屬，堵塞的危險將被最小化。本發(fā)明的上述優(yōu)選實施例具有優(yōu)于已知技術(shù)的優(yōu)勢，首先，在已知技術(shù)中，通常高水平的熔融金屬需被保持在主腔室內(nèi)，而本發(fā)明可容納和處理相當?shù)退降娜廴诮饘佟⑷廴诮饘購哪蜔峋龅碾姶疟玫亩ㄎ槐苊饬鞒鰰r形成堵塞，其堵塞在熔融金屬“被推動”通過出口時會發(fā)生，從而導致耐熱井的溢流。在本發(fā)明中，泵可緊接位于出口之下，其可在耐熱井的一側(cè)或處于基部內(nèi)，而在傳統(tǒng)設(shè)備中上述簡直是不可能的。電磁泵的定位還提供熔融金屬通過耐熱井出口的更有效操作以及熱傳遞。本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員將意識到所述任意實施例的特征可在實施例之間互換，以及任意實施例的任意特征可與任意其它實施例的特征組合。
已知設(shè)備的主要劣勢是通到耐熱井的熔融金屬入口被通常形成于鋁再循環(huán)爐子 12中的爐渣而變得堵塞。因此爐子設(shè)計師和爐子操作人員試圖將爐渣數(shù)量和其對爐子操作的負面影響最小化。由于爐渣的較低密度，形成于主腔室12中的爐渣通常漂浮在主腔室12 中的熔融金屬表面上。結(jié)果，該漂浮的爐渣受到熱金屬運動的吸引通過入口 18進入耐熱井 16中。但是在如上述的本發(fā)明中，由于爐渣漂浮在金屬表面上，其將僅僅堵塞入口 18的垂直槽的上部，井16將持續(xù)接收通過入口 18下部的熔融金屬。結(jié)果，耐熱井和渦流持續(xù)有效操作。入口 18的部分堵塞部不會防礙渦流井操作，而是實際上由于下述原因而增強其操作1.在渦流井表面下產(chǎn)生熔融金屬的更快速流動(以便補償入口 18的堵塞的上部)。該更高的速度增強到井16中的熱傳遞，以及增強碎材料的再熔化過程。2.堵塞力導致熔融金屬從金屬表面之下的主腔室12運動，即運動是表面下的運動。這對于主腔室中的金屬表面產(chǎn)生更少的干擾。這通常導致主腔室中的鋁更少被氧化以及形成更少的爐渣。3.入口 18的上部的堵塞還導致對井16中的主渦流表面的更少干擾。對渦流中熔融金屬表面的該干擾降低導致渦流井中的更少氧化組合。其還在渦流井中產(chǎn)生熱屏蔽，導致在操作過程中渦流井的更少熱損耗。4.在主腔室表面下的熔融金屬運動導致金屬液的較少層化。這導致主腔室12中的更均勻溫度分布，這依次導致由爐子產(chǎn)生更高質(zhì)量的金屬。
權(quán)利要求
1.用于將碎金屬片熔化成熔融金屬液的耐熱井(16)，包括用于將金屬弓I導進入所述井內(nèi)的入口(18)，所述入口定位成導致熔融金屬在所述井內(nèi)循環(huán)流動；適于金屬從所述井流出的出口(1 ；以及位于耐熱井之下的用于將所述熔融金屬從所述井泵送通過所述出口的電磁泵02)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱井，其中電磁泵02)定位成將力施加于處于所述入口 (18)和所述出口(19)至少之一下游的所述金屬，從而吸引所述金屬通過所述井(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐熱井，其中出口通路00)與所述出口(19)連通，以及電磁泵0 位于所述井(16)的出口(19)或出口通路00)附近。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的耐熱井，其中出口通路OO)與所述出口(19)連通，以及電磁泵02)垂直位于所述井(16)的出口(19)和出口通路OO)至少之一的下方。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的耐熱井，其中入口(18)配置成與井正切地將熔融金屬弓I導進入所述井內(nèi)，以便在所述井內(nèi)的所述金屬內(nèi)產(chǎn)生渦流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐熱井，其中入口(18)形成為延伸至少一部分空腔高度的細長開口。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐熱井，其中入口(18)形成為從空腔基部附近延伸的細長開
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐熱井，其中入口(18)形成為延伸空腔整個高度的細長開
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8任一項所述的耐熱井，其中出口(19)形成為處于或鄰近所述空腔底部的水平矩形槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至8任一項所述的耐熱井，其中出口(19)形成為鄰近所述空腔基部定位的水平矩形槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至8任一項所述的耐熱井，其中出口(19)形成為開放到所述空腔側(cè)壁內(nèi)的水平矩形槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求5至8任一項所述的耐熱井，其中出口(19)從所述空腔基部向下延伸。
13.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的耐熱井，進一步包括用于將熔融金屬傳導通過所述出口(19)的旁路裝置，所述旁路裝置配置成使得熱能夠從所述旁路內(nèi)的金屬傳遞到處于或鄰近所述出口(1 的所述井(16)，從而將金屬在所述出口內(nèi)的堵塞危險最小化。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的耐熱井，其中所述出口(19)和所述旁路鄰近彼此開放到所述出口通路OO)內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的耐熱井，其中所述出口(19)于所述井的下部壁中形成，并開放到所述出口通路OO)內(nèi)，以及所述旁路通過所述入口(18)延伸過所述壁而形成，且開放到所述井(16)和所述出口通路OO)兩者內(nèi)。
16.熔化碎金屬的方法，包括提供耐熱井(16)，其具有用于將金屬引導進入所述井內(nèi)的入口(18)以及適于金屬從所述井流出的出口(19)；導致所述井內(nèi)的熔融金屬朝向所述井的所述出口向下循環(huán)流動；將碎金屬引導進入所述熔融金屬流內(nèi)；以及在一個位置處將泵送力施加于所述熔融金屬，從而導致吸引所述金屬通過所述出口或?qū)е滤鼋饘俨槐煌苿油ㄟ^所述出口。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中電磁泵(22)定位成將力施加于處于所述入口 (18)和所述出口(19)至少之一下游的所述金屬，從而吸引所述金屬通過所述井(16)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其中出口通路(20)與所述出口(19)連通，以及電磁泵(22)位于所述井(16)的出口(19)或出口通路(20)附近。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18任一項所述的方法，其中出口通路(20)與所述出口(19)連通，以及電磁泵(22)垂直位于所述井(16)的出口(19)和出口通路(20)至少之一的下方。
20.根據(jù)權(quán)利要求16至19任一項所述的方法，其中包括與井正切地將熔融金屬引導進入所述井內(nèi)，以便在所述井內(nèi)的所述金屬內(nèi)產(chǎn)生渦流。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，包括將熔融金屬沿著空腔高度的至少一部分與井正切地引導進入所述井內(nèi)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，包括將熔融金屬鄰近空腔基部與井正切地引導進入所述井內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，包括將熔融金屬沿著空腔整個高度與井正切地引導進入所述井內(nèi)。
24.根據(jù)權(quán)利要求16至23任一項所述的方法，其中出口(19)形成為處于所述空腔底部或鄰近所述空腔底部定位的水平矩形槽。
25.根據(jù)權(quán)利要求16至23任一項所述的方法，其中出口(19)形成為鄰近所述空腔基部定位的水平矩形槽。
26.根據(jù)權(quán)利要求16至23任一項所述的方法，其中出口(19)形成為開放到所述空腔側(cè)壁內(nèi)的水平矩形槽。
27.根據(jù)權(quán)利要求16至23任一項所述的方法，其中出口(19)從所述空腔基部向下延伸。
28.根據(jù)權(quán)利要求16至27任一項所述的方法，還包括通過旁路將熔融金屬傳導通過所述出口(19)，以便使得熱能夠從所述旁路內(nèi)的金屬傳遞到處于或鄰近所述出口(19)的所述井(16)，從而將金屬在所述出口內(nèi)的堵塞危險最小化。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述出口(19)和所述旁路鄰近彼此開放到所述出口通路(20)內(nèi)。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的方法，其中所述出口(19)于所述井的下部壁中形成， 且開放到所述出口通路(20)內(nèi)，以及所述旁路通過所述入口(18)延伸過所述壁而形成，且開放到所述井(16)和所述出口通路(20)兩者內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于將碎金屬片熔化成熔融金屬液的耐熱井(16)，包括用于將金屬引導進入所述井內(nèi)的入口(18)，所述入口定位成導致熔融金屬在所述井內(nèi)循環(huán)流動；適于金屬從所述井流出的出口(19)；以及位于耐熱井之下的用于將所述熔融金屬從所述井泵送通過所述出口的電磁泵(22)。
文檔編號C22B7/00GK102282275SQ200980154817
公開日2011年12月14日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者奧弗奈爾·亨利·帕瑞, 里法特·A·沙拉比 申請人:奧弗奈爾·亨利·帕瑞, 里法特·A·沙拉比