專利名稱：鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐的制作方法
技術領域：
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，采用蓄熱技術的大型 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采用電還是燃氣加熱，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，由于鋁的金屬特性，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，僅適用于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(yè)中，其場地及生產能力有限，采用的設備技術相對落后，產品能耗高，廢棄排放污染環(huán)境。在2011年I月24日，工信部及科學技術部、財政部印發(fā)《再生有色金屬產業(yè)發(fā)展推進計劃》中提到，“加快淘汰落后生產能力，淘汰直接燃煤的反射爐和4噸以下的其他反射爐，禁止采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(yè)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(yè)需要的設備技術相對落后，因此需要設計一種高效的鋁及鋁合金熔煉爐。

發(fā)明內容
本發(fā)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(jié)能減排的要求，且能改善鋁液品質。本發(fā)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)兩個區(qū)域，爐門設置在啟爐熔化區(qū)的一側，隔墻底部設有通道，爐體底部設有電磁攪拌器，用以對上述兩個區(qū)內的熔煉液進行攪拌；所述啟爐熔化區(qū)，爐頂設有啟爐區(qū)加熱器，爐膛底部設有第一放干口，爐膛側面設有溢流口 ；所述浸沒式加熱區(qū)，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干口。進一步地，前述的鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其中所述隔墻上設置的通道為拱形結構，啟爐熔化區(qū)與浸沒式加熱區(qū)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(qū)加熱器是硅碳棒或燃氣燒嘴；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(fā)熱段直接浸沒在熔煉液內部。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、結構合理、占地面積小、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，既可用于鋁錠重熔又可用于廢鋁再生，可以實現生產過程廠內零排放，有效解決了目前中小企業(yè)對先進熔煉設備及節(jié)能減排的需求。


圖I是本發(fā)明主視方向的剖視結構示意圖2是本發(fā)明俯視方向的剖視結構示意圖?！D中各附圖標記的含義為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-升降機構，11-隔墻，12-啟爐區(qū)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(fā)明技術方案作進一步的詳細描述，以使本發(fā)明前述的目的、特征和優(yōu)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)8兩個區(qū)域，爐門I設置在啟爐熔化區(qū)2的一側，隔墻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(qū)內的熔煉液進行攪拌。所述的啟爐熔化區(qū)2，爐頂設有啟爐區(qū)加熱器12，爐膛底部設有第一放干口 4，爐膛側面設有溢流口 3 ;所述的浸沒式加熱區(qū)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干口 7。根據本發(fā)明技術方案，采用隔墻11將爐膛劃分成兩個不同的功能區(qū)，以滿足不同的需要。在隔墻11底部設置通道5將啟爐熔化區(qū)2與浸沒式加熱區(qū)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(qū)8沖擊浸沒式加熱器9。由于隔墻11上設有防止塊狀料進入浸沒式加熱區(qū)8的結構，因此，需在浸沒式加熱區(qū)8與啟爐熔化區(qū)2分別設置一個放干口才能滿足系統放干要求，在熔煉生產結束后使爐膛排空。啟爐熔化區(qū)2側面的爐門I用作加料，設置的溢流口 3用于符合熔煉要求的鋁液流出，同時也可滿足系統連續(xù)工作及爐膛內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可以是硅碳棒或燃氣燒嘴，用于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(qū)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(xù)生產時系統熱源供給，該加熱器可以成組設置，并且按照一定方式排布，以利于熱量傳遞及系統溫度均勻。安裝在爐底的電磁攪拌器6，用于鋁液循環(huán)流動的動力供給，使爐膛兩個分區(qū)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，隔墻11上設置的通道5可以為拱形結構，既滿足兩功能區(qū)之間鋁液循環(huán)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(qū)鋁錠進入浸沒式加熱區(qū)8，以保護浸沒式加熱器9。分區(qū)之后，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(huán)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(fā)熱段直接浸沒在熔煉液內部。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并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(fā)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(qū)2和浸沒式加熱區(qū)8之間循環(huán) 流動，隔墻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，防止出現局部高溫或低溫，提高了鋁液的熔煉品質。此外，本發(fā)明采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，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。當然，本發(fā)明并不局限于上述具體實施方式
，本領域的技術人員在不脫離本發(fā)明的精神即公開范圍內，仍可作一些修正或改變，故本發(fā)明的權利保護范圍以權利要求書限定的范圍為準。
權利要求
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，爐體內部設有隔墻，所述隔墻將爐膛分為啟爐熔化區(qū)和浸沒式加熱區(qū)兩個區(qū)域，爐門設置在啟爐熔化區(qū)的一側，隔墻底部設有通道，爐體底部設有電磁攪拌器，用以對上述兩個區(qū)內的熔煉液進行攪拌；所述啟爐熔化區(qū)，爐頂設有啟爐區(qū)加熱器，爐膛底部設有第一放干口，爐膛側面設有溢流口 ；所述浸沒式加熱區(qū)，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干口。
2.根據權利要求I所述的鋁及鋁合金高效等溫熔煉爐，其特征在于所述隔墻上設置的通道為拱形結構，啟爐熔化區(qū)與浸沒式加熱區(qū)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，其特征在于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，其特征在于所述啟爐區(qū)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，其特征在于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(fā)熱段直接浸沒在熔煉液內部。
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，爐體內部設有隔墻，隔墻將爐膛分為啟爐熔化區(qū)和浸沒式加熱區(qū)，爐門設置在啟爐熔化區(qū)的一側，隔墻底部設有通道，爐體底部設有電磁攪拌器，用以對上述兩個區(qū)內的熔煉液進行攪拌。所述啟爐熔化區(qū)，爐頂設有啟爐區(qū)加熱器，爐膛底部設有第一放干口，爐膛側面設有溢流口；所述浸沒式加熱區(qū)，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干口。本發(fā)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，既可用于鋁錠重熔又可用于廢鋁再生。
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(yōu)先權日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 申請人:蘇州新長光熱能科技有限公司