專利名稱：脫鋅感應(yīng)熔解系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于坩堝感應(yīng)爐的熔解系統(tǒng)，熔解包括鍍鋅鋼板廢料在內(nèi)的原材料。
在包括鍍鋅鋼板廢料的原材料被熔化的情況下，因為鋅的熔點為420℃，汽化溫度為920℃，而鑄鐵的熔化溫度為1500℃，所以起初處于氣相的鋅容易滲入具有約20％氣孔率的坩堝耐火材料中而被冷卻和液化，并常常達到耐火材料的另一側(cè)。
即使在坩堝耐火材料完好并且鑄鐵本身根本不浸入耐火材料的情況下，鋅的滲入也可能造成漏液傳感器的誤操作或者液化鋅可能燒壞感應(yīng)加熱線圈的絕緣層，從而縮短了耐火材料的壽命。
另外，鋅與大氣接觸容易和氧結(jié)合而生成氧化鋅(ZnO)。然后氧化鋅與耐火材料的主要組份石英砂(SiO2)反應(yīng)，形成低熔點化合物，其結(jié)果是熔損耐火材料，縮短其壽命。為解決以上問題已提出了多種發(fā)明方案。


圖1是日本特開平5-99576號公報所公開的用于熔解包括鍍鋅鋼板廢料在內(nèi)的原材料的一種坩堝感應(yīng)爐的實例。圖中，標(biāo)號111和112分別表示耐火材料和感應(yīng)加熱線圈。
圖1示出的坩堝感應(yīng)爐通過限定熔融金屬13的高度在坩堝內(nèi)不高于1200mm，從而抑制熔融鋅或鋅蒸氣滲入耐火材料111的氣孔內(nèi)的量，因而可以延長耐火材料111的壽命。
圖2是日本特開平4-90494號公報所公開的用于熔解包括鍍鋅鋼板廢料在內(nèi)的原材料的另一種坩堝感應(yīng)爐的實例。在該實例中，坩堝感應(yīng)爐201裝入一帶底的筒狀容器14內(nèi)，其設(shè)有一打開和關(guān)閉蓋207，并且有一排氣裝置連接在筒狀容器14的頂部。采用該結(jié)構(gòu)，容器14內(nèi)部的壓力減小到400至650百帕，以便使鋅蒸發(fā)，從而限制熔融鋅或鋅蒸氣浸入耐火材料212的氣孔的量，結(jié)果耐火材料212的壽命可以延長。圖2中，標(biāo)號211表示感應(yīng)加熱線圈。
圖1和圖2所示實例限制鋅浸入耐火材料的結(jié)構(gòu)已經(jīng)公知。當(dāng)圖1所示實例用于5噸或5噸以上容量的爐時，該爐將具有比沒有采用該實例結(jié)構(gòu)的爐更大的內(nèi)徑。
當(dāng)爐的內(nèi)徑增大時，必須增大耐火材料的厚度，以減小由耐火材料的熱膨脹和收縮而產(chǎn)生的縱向龜裂，或者即使在感應(yīng)爐不工作時也保持爐內(nèi)溫度在500℃～600℃，以便減小由于耐火材料的收縮而產(chǎn)生的縱向龜裂。
另外，在圖2所示的實例中，包括鍍鋅鋼板廢料的原材料具有較小的體比重，是分次投入爐內(nèi)的。在這種情況下，該裝置是以這樣的方式工作的，即直到第一次投入的原材料已經(jīng)基本熔化才第二次投料，并且在所有的原材料均投入爐內(nèi)以前密封蓋不關(guān)閉，或者密封蓋打開再關(guān)閉，并且每次投料均對爐抽真空。
如果在所有的原材料均投料完畢后再關(guān)閉密封蓋，工廠將充滿塵埃，從而惡化工作環(huán)境。
如果密封蓋打開再關(guān)閉，并且每次投料均對爐抽真空，那么真空系統(tǒng)的容量必須增大，以縮短使?fàn)t內(nèi)壓力達到400至650百帕所需的時間。
本發(fā)明用于解決上述問題，目的之一是提供一種脫鋅感應(yīng)熔解系統(tǒng)，它包括小容量的排氣裝置，它采用兩套裝置排出鋅蒸氣和溶存的鋅，一套是在大氣壓力下工作的裝置，而另一套是在減壓下工作的裝置。
本發(fā)明的第一個方面是這樣實現(xiàn)的，即提供一種脫鋅感應(yīng)熔解系統(tǒng)，它包括一坩堝感應(yīng)爐，用于熔化包括鍍鋅鋼板廢料在內(nèi)的原材料；用于所述坩堝感應(yīng)爐的密封蓋，具有打開和關(guān)閉裝置和排氣口，可以密封坩堝；以及通過所述排氣口排出爐內(nèi)廢氣的排氣裝置，其中直到原材料全部投入爐內(nèi)以后該感應(yīng)爐可用該密封蓋密封，爐內(nèi)的廢氣都是在大氣壓力下排氣的，而在可以用密封蓋密封感應(yīng)爐之后，爐內(nèi)廢氣是在減壓下排出的。
本發(fā)明的第二個方面是這樣實現(xiàn)的，即根據(jù)本發(fā)明的第一個方面提供一中脫鋅感應(yīng)熔解系統(tǒng)，它包括兩套排氣裝置在大氣壓力下工作的一套排氣裝置，它包括一排氣機和一環(huán)繞在坩堝感應(yīng)爐頂部并具有至少一個爐內(nèi)側(cè)豎直面上的入口的中空排氣通道；以及在減壓下工作的一套排氣裝置，它包括一密封蓋和一減壓泵。
本發(fā)明的第三個方面是這樣實現(xiàn)的，即根據(jù)本發(fā)明的第一和第二個方面提供一種脫鋅感應(yīng)熔解系統(tǒng)，其中在大氣壓力下工作的排氣裝置包括一排氣機和一在密封蓋和坩堝之間的間隙。
如果將坩堝感應(yīng)爐的熔解過程分成熔化期間，升溫期間和出料期間，其中熔化期間是從原材料投料完畢直至熔化完為止的期間。在升溫期間，熔融材料的溫度升高，直至組分調(diào)整完成為止。包含有塵埃的大量氣體在熔化期間被排出來，因為在熔化期間附著在原材料上的油污和塵埃被燃燒。
另外，在升溫期間，一部分鋅蒸氣和該溶存在熔融金屬中的氣相鋅被排出。
在熔化期間排出的氣體是由在大氣壓力下工作的排氣裝置排出的，而在升溫期間排出的氣體是由在減壓下工作的排氣裝置排出的。
本發(fā)明的以上目的和其它特征通過以下結(jié)合附圖的詳細描述將會更清楚。附圖中圖1是現(xiàn)有坩堝感應(yīng)爐的剖面圖；圖2是另一種現(xiàn)有坩堝感應(yīng)爐的剖面圖；圖3是本發(fā)明一實施例的脫鋅感應(yīng)熔解系統(tǒng)的方框圖；圖4是本發(fā)明另一實施例的脫鋅感應(yīng)熔解系統(tǒng)的方框圖；圖5是表征加熱溫度和各種金屬蒸氣壓之間關(guān)系的曲線圖。
圖3是本發(fā)明一實施例的脫鋅感應(yīng)熔解系統(tǒng)的方框示意圖，而圖4是本發(fā)明另一實施例的脫鋅感應(yīng)熔解系統(tǒng)的方框示意圖。在這些圖中，標(biāo)號與現(xiàn)有技術(shù)的實例中相同的構(gòu)件具有對應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)的實例中的構(gòu)件基本相同的功能。所以下面省略了對這些構(gòu)件的說明。
圖3中，標(biāo)號1表示坩堝感應(yīng)爐，而標(biāo)號2表示中空環(huán)狀排氣通道，該排氣通道設(shè)于爐1的頂部，具有一個或多個在爐1內(nèi)側(cè)豎直面上的排氣入口40。該環(huán)狀排氣通道連接于氣體導(dǎo)管30，該導(dǎo)管30貫穿連接在爐1頂部的氣密保持件3，從而保持爐1內(nèi)部氣密，再與閥4相連。
該閥具有一松動并可轉(zhuǎn)動配合的連接件(未示出)，經(jīng)過集塵器5與排氣機6相連。
標(biāo)號7表示可打開和關(guān)閉的密封蓋，其頂部具有一閥8，并通過密封件(未示出)配置在氣密保持件3上。
標(biāo)號9表示減壓泵，標(biāo)號10表示在減壓下使用的集塵器。
上述結(jié)構(gòu)的集塵排氣裝置包括主要用于收集碳(C)和鐵(Fe)粉塵的裝置和收集氧化鋅的裝置。
下面將描述上述構(gòu)成的熔解系統(tǒng)的操作。
在原料投入和熔解完的熔化期間，即從原材料投入爐1內(nèi)直到原材料被完全熔解，從而可以用密封蓋7蓋住爐1的期間，密封蓋7打開，使大量所產(chǎn)生的粉塵通過環(huán)狀排氣通路2流過閥4，再到集塵器5和排氣機6，粉塵被收集起來。接著在升溫和保溫期間，隨著熔融原材料的升溫，各種成分調(diào)整完成，即可以用密封蓋7關(guān)閉爐1之后，密封蓋7關(guān)閉，保持爐1內(nèi)部氣密，采用減壓泵9通過集塵器10和閥8減小爐1內(nèi)部的壓力，從而可以積極收集所有殘存在熔融金屬中的鋅。
圖4所示實施例與圖3所示實施例的區(qū)別在于不采用環(huán)狀排氣通道2，并且在熔化期間，密封蓋7在其與氣密保持件3之間開有一間隙，從而外部空氣可以通過該間隙進入爐1內(nèi)，確保足夠的空氣量，以便增加從密封蓋7的孔(未示出)通過閥4吸入氣體的流速。而在升溫和保溫期間，密封蓋7完全關(guān)閉，保持爐1內(nèi)部氣密，采用減壓泵9經(jīng)過集塵器10和閥8減小爐1內(nèi)部的壓力，從而可以積極收集所有殘存在熔融材料中的鋅。
圖5是表征加熱溫度和各種金屬蒸氣壓之間關(guān)系的曲線圖。該圖表明，鋅比鐵具有更高的蒸氣壓，并且在鑄鐵的溶解溫度(約1500℃)，鋅很容易蒸發(fā)。
根據(jù)本發(fā)明的排氣裝置包括兩套裝置，從而可以減小在減壓下工作的該裝置的容量。另外，普通粉塵和鋅粉塵分開收集，使鋅可以重新利用，因為在減壓下工作的裝置收集的粉塵大部分是鋅或者氧化鋅。
此外，采用普通粉塵和鋅粉塵收集裝置使感應(yīng)爐的減壓裝置只需要很小的氣量，從而減小了其尺寸。
以上對本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明只是為說明和解釋的目的。這些描述并不用于限定本發(fā)明的準(zhǔn)確范圍，根據(jù)以上描述可以對本發(fā)明作出各種變動和改型。實施例選擇和詳述用于解釋本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以利用本發(fā)明作出各種其它實施方案和改型以適用于不同場合的需要。本發(fā)明的范圍應(yīng)由后附權(quán)利要求及其等價物限定。
權(quán)利要求
1.一種脫鋅感應(yīng)熔解系統(tǒng)，包括坩堝感應(yīng)爐，用于熔解包括鍍鋅鋼板廢料的原材料；密封裝置，用于密封所述爐的內(nèi)腔，所述密封裝置包括排氣口裝置和用于打開及關(guān)閉所述排氣口裝置的打開/關(guān)閉裝置；以及第一和第二排氣裝置，用于由所述打開/關(guān)閉裝置通過所述密封裝置的排氣口裝置選擇性地排出所述爐內(nèi)廢氣，所述第一排氣裝置在第一期間的第一壓力下排出所述爐內(nèi)的廢氣，而所述第二排氣裝置在第二期間的第二壓力下排出所述爐內(nèi)的廢氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一壓力是大氣壓力，所述第一期間是從原材料已經(jīng)全部放入所述爐內(nèi)直至所述密封裝置密封所述爐的內(nèi)腔為止的期間；而所述第二壓力是減壓，所述第二期間是所述密封裝置密封所述爐的內(nèi)腔以后的期間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一排氣裝置包括一排氣通道，該通道的一端通過所述密封裝置與所述爐的內(nèi)部連接，另一端與排氣機連接；而所述第二排氣裝置包括減壓泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述排氣通道環(huán)繞在所述爐的頂部，并且在所述爐內(nèi)的豎直面上具有至少一個入口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一排氣裝置包括一排氣機和用于在所述密封裝置和所述爐之間限定一間隙的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述打開/關(guān)閉裝置包括一閥。
全文摘要
脫鋅感應(yīng)熔解系統(tǒng)，其爐1的頂部設(shè)有環(huán)狀排氣通道2和保持坩堝感應(yīng)爐內(nèi)氣密的氣密保持件3，其在大氣壓力下工作的排氣裝置經(jīng)過貫穿氣密保持件的氣體導(dǎo)管連接至閥4。另外密封蓋7具有可以打開和關(guān)閉的閥8，用于保持爐內(nèi)氣密，在減壓下工作的排氣裝置連接在該閥8上。兩組排氣裝置構(gòu)成整套排氣裝置。
文檔編號C22B19/30GK1120655SQ9510997
公開日1996年4月17日 申請日期1995年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年7月12日
發(fā)明者大冢弘, 大森次治, 川崎道夫 申請人:富士電機株式會社