專利名稱：提高鋁及鋁合金熔體溫度均勻性的等溫熔煉爐爐膛結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種提高鋁及鋁合金熔體溫度均勻性的等溫熔煉爐爐膛結構，屬 于金屬冶煉技術領域。
背景技術：
鋁及鋁合金熔煉中存在許多困難，首先，相對于其他金屬，鋁有較高的比熱容及熔 化潛熱，其次，鋁的黑度很小且高溫時極易被氧化。對于鋁及鋁合金的工業(yè)熔煉，國內外目 前應用最廣泛的是反射式熔煉爐，其次是感應熔煉爐和坩堝式熔煉爐，其中反射式熔煉爐 占絕大多數。這幾種爐型均有各自的優(yōu)缺點，但一個顯著的共同點就是能耗相對較高，熱效 率較低。等溫熔煉技術是一種全新的熔煉工藝，該技術能源消耗和金屬損耗都非常低，是 一種高效節(jié)能的熔煉工藝。等溫熔煉就是在恒定溫度下對爐料進行熔煉，在等溫熔煉爐爐 膛內的鋁熔體溫度在很小范圍內變動，而且各處的溫度幾乎一致。加熱器直接插入熔融材 料中，熱量經導熱管壁被有效的傳遞給熔融材料，對爐料進行三維加熱，熔體溫度一致，成 分均勻，不會形成溫度梯度和熱成層現象，熔體品質大大提高。加熱器熱量幾乎全被鋁液吸 收，提高了熱效率，燃燒廢氣不與熔融金屬接觸，從而減少氧化損失，并且爐體結構簡單，占 地面積小，投資大為下降。等溫熔煉在生產過程中鋁液溫度保持在680 760°C，同時向加 料井加入冷料，系統(tǒng)所需熱量由浸沒式加熱器供給。爐膛中鋁液的流動可以加強鋁液與加 熱器之間的換熱能力，但并不是鋁液流動速度越大，加熱器功率越大，系統(tǒng)的效率就越高。 加熱區(qū)鋁液能否與加熱器充分換熱非常重要，如果鋁液流經加熱區(qū)時由于阻力的原因避開 了加熱器，或是只有部分鋁液經過加熱器進行換熱，那么加熱器的熱量就不能充分利用；加 熱器局部溫度很高但是不能被鋁液吸收，影響熱效率，導致系統(tǒng)溫度不均勻，而且會影響加 熱器的壽命；根據流體的特性行程空間變化會產生旋流，旋流不僅耗能而且加大了對壁面 的沖刷侵蝕。由此可見，等溫熔煉爐內部結構對于整個系統(tǒng)的影響較大。
實用新型內容本實用新型的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種提高鋁及鋁合金熔體溫 度均勻性的等溫熔煉爐爐膛結構，旨在消除鋁液在啟爐熔化區(qū)內產生的回旋渦流，減小加 熱區(qū)內鋁液流量分配不均勻現象，避免溫度集中并降低鋁液整體溫差，加強爐內鋁液循環(huán) 順暢性和加熱溫度均勻性，提高等溫熔煉效果。本實用新型的目的通過以下技術方案來實現提高鋁及鋁合金熔體溫度均勻性的等溫熔煉爐爐膛結構，特點是爐膛的中間部 位設置有隔墻，隔墻將爐膛劃分為啟爐熔化區(qū)和加熱區(qū)，啟爐熔化區(qū)與加熱區(qū)之間設有通 道，啟爐熔化區(qū)的爐壁上安裝有啟爐燃燒器，加熱區(qū)的爐頂上安裝有浸沒式加熱器，浸沒式 加熱器垂直伸入加熱區(qū)爐膛；在加熱區(qū)入口處設置有分流擋板，爐體外布置有旋渦加料井和循環(huán)泵，循環(huán)泵的進口與加熱區(qū)的爐膛相連通，循環(huán)泵的出口與旋渦加料井相連通，旋渦 加料井與啟爐熔化區(qū)的爐膛相連通，構成一個循環(huán)系統(tǒng)。進一步地，上述的提高鋁及鋁合金熔體溫度均勻性的等溫熔煉爐爐膛結構，其中， 所述隔墻與啟爐熔化區(qū)的爐壁呈鈍角，并圓弧過渡，圓弧角度范圍在97 105°。更進一步地，上述的提高鋁及鋁合金熔體溫度均勻性的等溫熔煉爐爐膛結構，其 中，所述分流擋板為梯形柱狀體，與豎直爐壁連為一體，分流擋板的橫截面呈直角梯形，梯 形銳角為30° 60°。再進一步地，上述的提高鋁及鋁合金熔體溫度均勻性的等溫熔煉爐爐膛結構，其 中，所述分流擋板分為兩個部分，靠近加熱區(qū)部分為實體結構，靠近爐壁部分從上到下開通 孔。本實用新型技術方案的實質性特點和進步主要體現在加熱隔墻與啟爐熔化區(qū)爐壁呈鈍角并圓弧過渡，消除鋁液在隔墻附近產生的回旋 渦流；加熱區(qū)入口設置分流擋板，在加熱區(qū)內均勻分配鋁液流量；該設計加強爐內鋁液循 環(huán)順暢性和加熱溫度均勻性，減小爐內鋁液的整體溫差，增強等溫熔煉效果。
以下結合附圖對本實用新型技術方案作進一步說明


圖1 本實用新型等溫熔煉爐系統(tǒng)的俯視示意圖；圖2
圖1的A-A剖視示意圖；圖3 本實用新型爐膛結構及內部鋁液流動示意圖；圖4 本實用新型爐膛內部分流擋板示意圖。圖中各附圖標記的含義見下表
附圖 標記含義附圖 標記含義附圖 標記含義1循環(huán)泵2旋渦加料井3循環(huán)管路4爐體5內襯6爐門7啟爐熔化區(qū)8啟爐燃燒器9分流擋板10隔墻11加熱元件12放流口13加熱區(qū)14浸沒式加熱器15溢流口16循環(huán)管路701圓角901通孔902加強筋101隔墻傾斜面
具體實施方式
本實用新型設計一種提高鋁及鋁合金熔體溫度均勻性的等溫熔煉爐爐膛結構，加 熱隔墻與啟爐熔化區(qū)爐壁成鈍角并圓滑過渡，能夠消除鋁液在隔墻附近產生的回旋渦流； 在加熱區(qū)入口附近增設分流擋板，起到在加熱區(qū)內均勻分配鋁液流量的作用，隔墻內部加 熱器非均勻排布；通過這三種設計加強爐內鋁液循環(huán)順暢性和加熱溫度均勻性，減小爐內 鋁液的整體溫差，加強等溫熔煉效果。如
圖1、圖2所示，鋁及鋁合金等溫熔煉爐，包括循環(huán)泵1、旋渦加料井2、循環(huán)管路 3、循環(huán)管路16和爐體4，爐體4側墻安裝爐門6、設置溢流口 15，端墻安裝啟爐燃燒系統(tǒng)8， 內襯5襯于爐體4內。如圖3、圖4所示，爐膛的中間部位設置有隔墻10，隔墻10將爐膛劃 分為啟爐熔化區(qū)7和加熱區(qū)13，隔墻10與啟爐熔化區(qū)7的爐壁呈鈍角，并圓弧過渡，圓弧角 度范圍在97 105° ；啟爐熔化區(qū)7與加熱區(qū)13之間設有通道，啟爐熔化區(qū)7和加熱區(qū)13 一端連通，隔墻10上安裝有加熱元件11 ；啟爐熔化區(qū)7的爐壁上安裝有啟爐燃燒器8，加熱 區(qū)13的爐頂上安裝有浸沒式加熱器14，浸沒式加熱器14垂直伸入加熱區(qū)爐膛，加熱區(qū)13 側墻一端設置放流口 12 ；在加熱區(qū)13入口處設置有分流擋板9，分流擋板9為梯形柱狀體， 與豎直爐壁連為一體，分流擋板的橫截面呈直角梯形，梯形銳角為30° 60°，分流擋板9 分為兩個部分，靠近加熱區(qū)部分為實體結構，靠近爐壁部分從上到下開通孔，通孔高度方向 均勻布置兩根加強筋，分流擋板9在加熱區(qū)內均勻分配鋁液流量，使鋁液均勻流過加熱區(qū)； 爐體外布置有旋渦加料井2和循環(huán)泵1，循環(huán)泵1的進口通過循環(huán)管路16與加熱區(qū)13的爐 膛相連通，循環(huán)泵1的出口與旋渦加料井2相連通，旋渦加料井2通過循環(huán)管路3與啟爐熔 化區(qū)7的爐膛相連通，構成一個互相連通的循環(huán)系統(tǒng)。等溫熔煉爐工作時鋁液循環(huán)流向為 啟爐熔化區(qū)一分流擋板一加熱區(qū)一循環(huán)泵一加料井一啟爐熔化區(qū)。具體用于生產時，啟爐前按照操作要求檢查各部件正常無誤后，開啟爐門6，向啟 爐熔化區(qū)7投入部分固體鋁，固體鋁的重量約為爐子全部裝爐量的50%，啟動啟爐燃燒器 8，啟爐燃燒器8正常燃燒后關閉爐門6，同時啟動隔墻10中間裝的加熱元件11，啟動加熱 區(qū)的浸沒式加熱器14，逐步熔化固體鋁，產生鋁液，待加入的固體鋁全部熔化后，啟動鋁液 循環(huán)泵1，使鋁液在啟爐熔化區(qū)7、分流擋板9、加熱區(qū)13、循環(huán)泵1、旋渦加料井2、啟爐熔化 區(qū)7之間高速循環(huán)流動，在鋁液能夠正常循環(huán)后，關閉啟爐熔化區(qū)的啟爐燃燒器8，以減少 鋁液的吸氣和燒損。在系統(tǒng)溫度達到要求以后，向旋渦加料井2中加入廢鋁、鋁屑、細小的 鋁塊(顆粒大小不超過連接管內徑的1/2)，使加入的料能夠被快速循環(huán)的鋁液帶到啟爐熔 化區(qū)和加熱區(qū)中進行熔化。當爐內鋁液達到一定量時可以通過放流口放出，不需停爐生產 過程可以連續(xù)進行。爐體內部結構充分考慮了流體運動特性，如圖3所示，鋁液由循環(huán)管路3以一定的 角度進入啟爐熔化區(qū)7，在啟爐熔化區(qū)一側隔墻傾斜面101、隔墻與爐壁連接處圓角701以 及循環(huán)管路3傾角的共同作用下，有效的防止了鋁液在隔墻與爐壁的夾角附近產生回旋渦 流。鋁液進入加熱區(qū)后先流經分流擋板9。分流擋板9分為兩個部分，靠近加熱區(qū)部分為實 體結構，靠近爐膛壁部分從上到下開通孔901，通孔高度方向均勻布置兩根加強筋902。鋁 液進入加熱區(qū)13后一部分穿過分流擋板9的通孔901到達加熱區(qū)最深處，另一部分被擋板 9的實體部分阻隔而改變流向，到達加熱區(qū)中間，如圖3中A流向。這樣鋁液在進入加熱區(qū) 時均勻流向加熱器，減少流量集中分配不均的現象。[0024]加熱隔墻與啟爐熔化區(qū)爐壁呈鈍角并圓滑過渡，消除鋁液在隔墻附近產生的回旋 渦流；隔墻內部加熱器采用非均勻排布；在加熱區(qū)入口附近增設分流擋板，在加熱區(qū)內均 勻分配鋁液流量。綜上所述，本實用新型提高鋁及鋁合金溫度均勻性的等溫熔煉爐爐膛結構，加強 爐內鋁液循環(huán)順暢性和加熱溫度均勻性，減小爐內鋁液的整體溫差，加強等溫熔煉效果。需要理解到的是以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，對于本技術領域的 普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些 改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求提高鋁及鋁合金熔體溫度均勻性的等溫熔煉爐爐膛結構，其特征在于爐膛的中間部位設置有隔墻，隔墻將爐膛劃分為啟爐熔化區(qū)和加熱區(qū)，啟爐熔化區(qū)與加熱區(qū)之間設有通道，啟爐熔化區(qū)的爐壁上安裝有啟爐燃燒器，加熱區(qū)的爐頂上安裝有浸沒式加熱器，浸沒式加熱器垂直伸入加熱區(qū)爐膛；在加熱區(qū)入口處設置有分流擋板，爐體外布置有旋渦加料井和循環(huán)泵，循環(huán)泵的進口與加熱區(qū)的爐膛相連通，循環(huán)泵的出口與旋渦加料井相連通，旋渦加料井與啟爐熔化區(qū)的爐膛相連通，構成一個循環(huán)系統(tǒng)。
2.根據權利要求1所述的提高鋁及鋁合金熔體溫度均勻性的等溫熔煉爐爐膛結構， 其特征在于所述隔墻與啟爐熔化區(qū)的爐壁呈鈍角，并圓弧過渡，圓弧角度范圍在97 105°。
3.根據權利要求1所述的提高鋁及鋁合金熔體溫度均勻性的等溫熔煉爐爐膛結構，其 特征在于所述分流擋板為梯形柱狀體，與豎直爐壁連為一體，分流擋板的橫截面呈直角梯 形，梯形銳角為30° 60°。
4.根據權利要求1或3所述的提高鋁及鋁合金熔體溫度均勻性的等溫熔煉爐爐膛結 構，其特征在于所述分流擋板分為兩個部分，靠近加熱區(qū)部分為實體結構，靠近爐壁部分 從上到下開通孔。
專利摘要本實用新型涉及提高鋁及鋁合金熔體溫度均勻性的等溫熔煉爐爐膛結構，爐膛的中間部位設置有隔墻，隔墻將爐膛劃分為啟爐熔化區(qū)和加熱區(qū)，啟爐熔化區(qū)與加熱區(qū)之間設有通道，啟爐熔化區(qū)的爐壁上安裝有啟爐燃燒器，加熱區(qū)的爐頂上安裝有浸沒式加熱器，浸沒式加熱器垂直伸入加熱區(qū)爐膛；在加熱區(qū)入口處設置有分流擋板，爐體外布置有旋渦加料井和循環(huán)泵，循環(huán)泵的進口與加熱區(qū)的爐膛相連通，循環(huán)泵的出口與旋渦加料井相連通，旋渦加料井與啟爐熔化區(qū)的爐膛相連通，構成一循環(huán)系統(tǒng)。加熱隔墻與啟爐熔化區(qū)爐壁呈鈍角并圓弧過渡，消除鋁液在隔墻附近產生的回旋渦流；加熱區(qū)入口設置分流擋板，均勻分配鋁液流量；增強了爐內鋁液循環(huán)順暢性和加熱溫度均勻件。
文檔編號F27B3/10GK201751784SQ20102023655
公開日2011年2月23日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權日2010年6月24日
發(fā)明者余銘皋, 薛冠霞, 謝曉燕, 貴廣臣, 閆輝, 馬科 申請人:蘇州新長光熱能科技有限公司