專利名稱：鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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，屬于金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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(dǎo)性不強(qiáng)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(yīng)爐、坩堝爐等。鋁反射爐熱效率在26 31%之間，采用蓄熱技術(shù)的大型 反射爐熱效率能達(dá)到50%左右，氧化燒損3 5%，這種熔煉技術(shù)不論是采用電還是燃?xì)饧訜幔鋫鳠岱绞骄鶠橄燃訜岜砻驿X液，再通過導(dǎo)熱方式進(jìn)行熱量傳遞，在鋁液深度方向出現(xiàn)較大的溫度梯度，由于鋁的金屬特性，會(huì)出現(xiàn)表面過燒、氧化燒損大、鋁液品質(zhì)差、吸氫等問題。感應(yīng)式熔煉爐可以有效避免氧化燒損，但是存在設(shè)備功率因素低、需配備輔助電磁設(shè)備、單位電能消耗高等問題，僅適用于熔煉溫度較高且不需造渣精煉的合金。坩堝爐熔煉技術(shù)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(chǎn)能力低、熱效率極低(僅為7 19%)等問題。目前在我國(guó)的鋁冶煉及加工企業(yè)中，其場(chǎng)地及生產(chǎn)能力有限，采用的設(shè)備技術(shù)相對(duì)落后，產(chǎn)品能耗高，廢棄排放污染環(huán)境。在2011年I月24日，工信部及科學(xué)技術(shù)部、財(cái)政部印發(fā)《再生有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃》中提到，“加快淘汰落后生產(chǎn)能力，淘汰直接燃煤的反射爐和4噸以下的其他反射爐，禁止采用坩堝熔煉再生鋁合金”，這樣，我國(guó)絕大部分中小型加工及再生鋁企業(yè)將面臨倒閉問題。綜上可見，目前常用的鋁熔煉技術(shù)均有一些不足，尤其是適合中小型鋁加工企業(yè)需要的設(shè)備技術(shù)相對(duì)落后，因此需要設(shè)計(jì)一種高效的鋁及鋁合金熔煉爐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)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(jié)能減排的要求，且能改善鋁液品質(zhì)。本發(fā)明的技術(shù)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(nèi)部設(shè)有隔墻，所述隔墻將爐膛分為啟爐熔化區(qū)和浸沒式加熱區(qū)兩個(gè)區(qū)域，爐門設(shè)置在啟爐熔化區(qū)的一側(cè)，隔墻底部設(shè)有通道，爐體底部設(shè)有電磁攪拌器，用以對(duì)上述兩個(gè)區(qū)內(nèi)的熔煉液進(jìn)行攪拌；所述啟爐熔化區(qū)，爐頂設(shè)有啟爐區(qū)加熱器，爐膛底部設(shè)有第一放干口，爐膛側(cè)面設(shè)有溢流口 ；所述浸沒式加熱區(qū)，自爐頂向內(nèi)垂直安裝有浸沒式加熱器，爐膛底部設(shè)有第二放干口。進(jìn)一步地，前述的鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其中所述隔墻上設(shè)置的通道為拱形結(jié)構(gòu)，啟爐熔化區(qū)與浸沒式加熱區(qū)內(nèi)的熔煉液通過該通道有效聯(lián)通；所述爐膛內(nèi)的各交接面設(shè)置成不同弧度的圓弧面。更進(jìn)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(qū)加熱器是硅碳棒或燃?xì)鉄?；所述浸沒式加熱器在爐體外設(shè)有升降機(jī)構(gòu)，用以調(diào)整該浸沒式加熱器的高度，使其有效發(fā)熱段直接浸沒在熔煉液內(nèi)部。本發(fā)明提供的這種鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，爐型緊湊、結(jié)構(gòu)合理、占地面積小、熔化效率高、控制性能高，其熱效率達(dá)到70%以上，噸鋁能耗< 420kwh。該熔煉爐能夠有效改善鋁液品質(zhì)，既可用于鋁錠重熔又可用于廢鋁再生，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程廠內(nèi)零排放，有效解決了目前中小企業(yè)對(duì)先進(jìn)熔煉設(shè)備及節(jié)能減排的需求。


圖I是本發(fā)明主視方向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明俯視方向的剖視結(jié)構(gòu)示意圖?！D中各附圖標(biāo)記的含義為1-爐門，2-啟爐熔化區(qū)，3-溢流口，4-第一放干口(啟爐區(qū)放干口)，5-通道，6-電磁攪拌器，7-第二放干口(浸沒式加熱區(qū)放干口)，8-浸沒式加熱區(qū)，9-浸沒式加熱器，10-升降機(jī)構(gòu)，11-隔墻，12-啟爐區(qū)加熱器；圖2中的箭頭示意的是爐膛內(nèi)部的鋁液流動(dòng)方向。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，以使本發(fā)明前述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)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(nèi)部設(shè)有隔墻11，所述隔墻11將爐膛分為啟爐熔化區(qū)2和浸沒式加熱區(qū)8兩個(gè)區(qū)域，爐門I設(shè)置在啟爐熔化區(qū)2的一側(cè)，隔墻11底部設(shè)有通道5，爐體底部設(shè)有電磁攪拌器6，用以對(duì)上述兩個(gè)區(qū)內(nèi)的熔煉液進(jìn)行攪拌。所述的啟爐熔化區(qū)2，爐頂設(shè)有啟爐區(qū)加熱器12，爐膛底部設(shè)有第一放干口 4，爐膛側(cè)面設(shè)有溢流口 3 ;所述的浸沒式加熱區(qū)8，自爐頂向內(nèi)垂直安裝有浸沒式加熱器9，爐膛底部設(shè)有第二放干口 7。根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案，采用隔墻11將爐膛劃分成兩個(gè)不同的功能區(qū)，以滿足不同的需要。在隔墻11底部設(shè)置通道5將啟爐熔化區(qū)2與浸沒式加熱區(qū)8聯(lián)通，為鋁液等熔煉液按特定軌跡流動(dòng)提供通道，同時(shí)也可防止來料為鋁錠時(shí)，塊狀料進(jìn)入浸沒式加熱區(qū)8沖擊浸沒式加熱器9。由于隔墻11上設(shè)有防止塊狀料進(jìn)入浸沒式加熱區(qū)8的結(jié)構(gòu)，因此，需在浸沒式加熱區(qū)8與啟爐熔化區(qū)2分別設(shè)置一個(gè)放干口才能滿足系統(tǒng)放干要求，在熔煉生產(chǎn)結(jié)束后使?fàn)t膛排空。啟爐熔化區(qū)2側(cè)面的爐門I用作加料，設(shè)置的溢流口 3用于符合熔煉要求的鋁液流出，同時(shí)也可滿足系統(tǒng)連續(xù)工作及爐膛內(nèi)保持一定鋁液深度的要求。啟爐熔化區(qū)2爐頂安裝的啟爐區(qū)加熱器12可以是硅碳棒或燃?xì)鉄?，用于啟爐時(shí)熔化錠料得到鋁液，滿足系統(tǒng)啟動(dòng)一定的鋁液深度的要求；浸沒式加熱區(qū)8自爐頂向內(nèi)垂直安裝高熱通量的浸沒式加熱器9，用作連續(xù)生產(chǎn)時(shí)系統(tǒng)熱源供給，該加熱器可以成組設(shè)置，并且按照一定方式排布，以利于熱量傳遞及系統(tǒng)溫度均勻。安裝在爐底的電磁攪拌器6，用于鋁液循環(huán)流動(dòng)的動(dòng)力供給，使?fàn)t膛兩個(gè)分區(qū)內(nèi)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(dòng)，滿足等溫熔煉及與加熱器對(duì)流換熱的要求。根據(jù)鋁液流動(dòng)及電磁攪拌作用面的需要，隔墻11上設(shè)置的通道5可以為拱形結(jié)構(gòu)，既滿足兩功能區(qū)之間鋁液循環(huán)流動(dòng)，又能限制鋁液按照預(yù)定軌跡流動(dòng)，同時(shí)還起到防止加料區(qū)鋁錠進(jìn)入浸沒式加熱區(qū)8，以保護(hù)浸沒式加熱器9。分區(qū)之后，爐膛內(nèi)各交接面可根據(jù)鋁液流動(dòng)情況，設(shè)置為不同弧度的圓弧面，以避免鋁液循環(huán)流動(dòng)時(shí)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(shè)置升降機(jī)構(gòu)，用以調(diào)整浸沒式加熱器9的高度，使其有效發(fā)熱段直接浸沒在熔煉液內(nèi)部。本發(fā)明采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(tǒng)反射爐將熱量傳遞給熔池表面、再通過熱傳導(dǎo)將熱量向熔池深處傳遞的加熱方式。這種等溫熔煉技術(shù)將加熱器直接插入熔池內(nèi)部，有效散熱表面直接接觸并完全浸沒在熔煉池金屬內(nèi)部，這樣，加熱器的熱量將全部傳遞給周圍的鋁液，對(duì)系統(tǒng)中鋁液的流動(dòng)速度和流動(dòng)軌跡，以及爐膛內(nèi)鋁液溫度的均勻性有很大的影響。結(jié)合圖2所示，本發(fā)明的爐型內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(dòng)軌跡在啟爐熔化區(qū)2和浸沒式加熱區(qū)8之間循環(huán) 流動(dòng)，隔墻11上的通道5的結(jié)構(gòu)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(tǒng)結(jié)構(gòu)的雙重作用下，鋁液形成圖2箭頭所示的流動(dòng)軌跡，有效地避免旋渦的產(chǎn)生，減少了能量損失和對(duì)爐襯局部的沖刷，并以一定的速度均勻地沖刷浸沒式加熱器9，配合非均勻排布的浸沒式加熱器9，可以使加熱區(qū)溫度更加均勻，防止出現(xiàn)局部高溫或低溫，提高了鋁液的熔煉品質(zhì)。此外，本發(fā)明采用底置式電磁攪拌器6作為動(dòng)力源，設(shè)備技術(shù)成熟，維護(hù)簡(jiǎn)單，投資少、壽命長(zhǎng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，占地面積小，可有效節(jié)省空間。試用表明，本發(fā)明提供的這種鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其熱效率達(dá)到70%以上，噸鋁能耗< 420kwh，既可用于鋁錠重熔又可用于廢鋁再生。當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于上述具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神即公開范圍內(nèi)，仍可作一些修正或改變，故本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍以權(quán)利要求書限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其特征在于所述熔煉爐包括爐門、爐體和爐膛，爐體呈臥式，爐體內(nèi)部設(shè)有隔墻，所述隔墻將爐膛分為啟爐熔化區(qū)和浸沒式加熱區(qū)兩個(gè)區(qū)域，爐門設(shè)置在啟爐熔化區(qū)的一側(cè)，隔墻底部設(shè)有通道，爐體底部設(shè)有電磁攪拌器，用以對(duì)上述兩個(gè)區(qū)內(nèi)的熔煉液進(jìn)行攪拌；所述啟爐熔化區(qū)，爐頂設(shè)有啟爐區(qū)加熱器，爐膛底部設(shè)有第一放干口，爐膛側(cè)面設(shè)有溢流口 ；所述浸沒式加熱區(qū)，自爐頂向內(nèi)垂直安裝有浸沒式加熱器，爐膛底部設(shè)有第二放干口。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其特征在于所述隔墻上設(shè)置的通道為拱形結(jié)構(gòu)，啟爐熔化區(qū)與浸沒式加熱區(qū)內(nèi)的熔煉液通過該通道有效聯(lián)通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其特征在于所述爐膛內(nèi)的各交接面設(shè)置成不同弧度的圓弧面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其特征在于所述啟爐區(qū)加熱器是娃碳棒或燃?xì)鉄臁?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其特征在于所述浸沒式加熱器在爐體外設(shè)有升降機(jī)構(gòu)，用以調(diào)整該浸沒式加熱器的高度，使其有效發(fā)熱段直接浸沒在熔煉液內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)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(nèi)部設(shè)有隔墻，隔墻將爐膛分為啟爐熔化區(qū)和浸沒式加熱區(qū)，爐門設(shè)置在啟爐熔化區(qū)的一側(cè)，隔墻底部設(shè)有通道，爐體底部設(shè)有電磁攪拌器，用以對(duì)上述兩個(gè)區(qū)內(nèi)的熔煉液進(jìn)行攪拌。所述啟爐熔化區(qū)，爐頂設(shè)有啟爐區(qū)加熱器，爐膛底部設(shè)有第一放干口，爐膛側(cè)面設(shè)有溢流口；所述浸沒式加熱區(qū)，自爐頂向內(nèi)垂直安裝有浸沒式加熱器，爐膛底部設(shè)有第二放干口。本發(fā)明爐型緊湊，結(jié)構(gòu)合理，熔化效率高，可控制性能高，熱效率達(dá)到70%以上，噸鋁能耗＜420kwh，既可用于鋁錠重熔又可用于廢鋁再生。
文檔編號(hào)F27B3/04GK102954682SQ20121041925
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者閆輝, 謝曉燕, 陳景閣, 李世軒, 湯建平, 魯文將 申請(qǐng)人:蘇州新長(zhǎng)光熱能科技有限公司