CN1017084B - 熔化铝的闭炉缸式炉子 - Google Patents

Abstract

一种包括闭炉缸熔化室和主加热室的炉子。该炉子包含连接两室的热气管，热气管中有调节器，以根据两室的有关状态控制气体在两室之间的流动。该炉子被设计成有倾斜的底部，以便获得有效的液体金属流动。

Description

本发明涉及炉子，具体地说涉及熔化金属废料、尤其是铝的闭炉缸式炉子。

首先公知的熔化废料的炉子是开炉缸式炉子，其中待熔化金属被放置到由内炉保持高温的由内炉保持高温的熔融金属的开式熔槽中，设有流道（gate），以控制金属流向内炉或从内炉流出，以控制金属废料的加热。这种炉子的缺点在于其开式熔槽损失大量的热，并且尽管通常设有烟罩，在安置炉子处还是经常有污染废气逸出。

为克服上述缺点，人们已经设计出各种闭炉缸式炉子，它们都包括两个封闭的腔室，由垂直向下延伸的壁隔开。将熔融金属（通常为铝）装在炉缸内，熔融铝的液面高度位于隔壁底部之上，由此将炉子隔成两个分开的闭合腔室。其中一个室为加热室，有燃烧器加热熔融金属，另一个室为熔化室，装填有待熔化金属废料和其它材料。金属废料（通常为铝）由炉缸中的熔融金属熔池加热，而不受到燃烧器的直接加热。这对于铝的熔炼是很重要的，因为铝易于受到氧化，特别是当被熔化的是薄废料时。

但是这些炉子都有缺点，由于废料是间接加热的，对一定尺寸的炉子来说，其生产量较低。

本发明的目的是提供一种比上述的公知炉子更为有效的闭炉缸式炉子。

根据本发明，提供一种闭炉缸式炉子，包括主加热室和闭炉缸熔化室，隔开主加热室和闭炉缸熔化室的耐火材料隔墙，炉缸底部从熔化室 至主加热室以向下的方向倾斜，以促进熔融金属在炉中的流动。

最好该倾斜度较小，与水平面的夹角小于5°。

在第一实施方案中，炉缸底部的形状基本上为矩形的，底部除了向着主加热室向下倾斜之外，还沿着对角线倾斜。

在另一个实施方案中，耐火隔墙在熔融金属液面高度处设置有开孔，使金属流可从开孔中流过。

最好在主加热室中设置至少一个热空气燃烧器，燃烧器按一定方向配置，以便将工作时由燃烧器本身产生的喷射热空气进行导向，使之与主加热室的壁成一锐角，从而使喷射热空气促进炉中的熔融金属液的流动。

根据本发明的闭炉缸式炉子，设有连接主加热室和闭炉缸熔化室的热气管，该热气管中包含有热气调节器。

热气调节器的状态最好由控制系统根据主加热室和闭炉缸熔化室之间的温度差来控制，当主加热室的温度高于闭炉缸熔化室的温度时，通常该控制系统被操纵以打开热气调节器。

当待熔化废料正被装填进闭炉缸熔化室中时，该热气调节器被关闭。

最好还设置有连接闭炉缸熔化室和排气烟道的排热气管，该排热气管中包含废气调节器，被操纵以便有效地封闭排热气管，还包含有装置，以便当闭炉缸熔化室中的温度升高至预先设定温度以上时将热气调节器打开。

最好在闭炉缸熔化室中的温度高于预设定温度期间，介于闭炉缸熔化室和主加热室之间的热气调节器被打开，使气体可从闭炉缸熔化室流向主加热室。

下面参照附图并结合实例描述本发明的实施方案。图面简单说明如下：

图1    是本发明的闭炉缸式炉子的剖视简图;

图2    是炉缸底部的俯视简图;

图3    是图2中炉底部的两个断面示意图，显示本发明的对角倾斜构思;

图4    是沿图3中A-A线截取的闭炉缸或炉子一部分的剖视图，显示在隔墙中的开孔构造;

图5    是本发明的闭炉缸式炉子中的热气体和废气调节器构造的示意图;

图6    是显示图5中的调节器一种可能的工作程序的流程图。

参考图1，闭炉缸式炉子包括一个主加热室10和一个闭炉缸熔化室20，其间由耐火材料并最好有水冷或空冷（未示）的隔墙30隔开。该主加热室有排废气口12和加热燃烧器14，以及最好是由配重18平衡的滑动门16。还设有堵塞住的溢流口19，可由任何适当的阀装置（未示）进行控制。

熔化室有排烟口22和最好由配重26平衡的滑动门24。打开滑动门24，将待熔化的铝废料放入熔化室20中，再将门关上以便有效地封住炉子。

炉底部、炉壁和炉顶都由耐火材料制成，门24和16也用耐火材料衬里。使通过炉壁等的热损失保持最小。

在本发明的最佳实施方案中，炉底部40的纵向断面形状和公知闭炉缸式炉子的矩形形状不一样。炉底部40从熔化室20向着加热室10的门16一端向下倾斜。炉底部的中部42的坡度较小，最好小于5°。在一个最佳的实施方案中，炉底部中部42的坡度约为3°。

最靠近门24这端的炉底部44向上急剧倾斜，以将废料28（由虚线表示）向下引导到炉底部中部42。

最靠近门16这端的炉底部46倾斜较缓和，以便扒渣或使熔融金属可 流出该室。

炉底部42的坡度有助于提供对流（以虚线表示），使熔融金属按图示路径循环。因此，在路径48上部的已被加热的熔融金属更迅速地流过废料28，由此以比炉底部42是水平时更快的速度将废料熔化。这非常有利，因为它大大增加炉子的生产量，从而提高其效率。

下面参照图2和图3，炉缸底部40的俯视图象是一个被分成三个较小矩形42、44和46的矩形。各矩形的各个角标以字母A至H。

参照图3，线段FD用虚线显示，以表示角D低于角C。因此，本实施方案的炉缸底部不仅从点E向点C和从点F向点D下降，而且从点C向点D下降。

这就造成流动路径48有如图2中所示那样向着角D的趋向。

如图2所示，燃烧器14的方向可以如第一燃烧器所示那样成直角横过主加热室10，或者如燃烧器14′，14″那样成一定角度。将燃烧器放置成一定角度，燃烧器的喷射就可帮助熔融金属的流动。这进一步增加炉子的熔化速率。

下面参照图4，当需要如图2所示的特定流型时，可以借助于在隔墙30中设置一个“开孔”32来帮助建立这种流型。根据隔墙30底部相对于熔融金属上液面的高度情况，该开孔可以在液面上方，使气体可在炉子之间通过，或者刚好在液面下面。

开孔32对熔融金属提供易于流动的通道，因此促使熔融金属流动的导向。

需要时，可以设置以虚线表示的另一个开孔34，对熔融金属的返程进一步导向。

将开孔、燃烧器方向和炉底部坡度等结合起来，就可以使熔融金属获得显著的流动，从而提高了炉子的效率或熔化速率。

下面参照图5，图中示意画出两室10和20。主加热室10通过热气管70 和熔化室20相连接。排热气管80和90分别将室10和20与排气烟道或烟囱（未示）相连接。（在公知方法中，可以将排热气管80、90与烟净化装置相连，从废气中将不需要的材料除去）。

在热气管70中装有热气调节器100。由安装在室中的燃烧器直接加热的主加热室10，其温度通常要比闭炉缸熔化室20的温度高。如前所述，通常将金属废料装进闭炉缸熔化室20中。闭炉缸熔化室的温度可以利用自动控制系统设定在所要求的任何高度上。自动控制系统将装在连接主加热室和闭炉缸熔化室的热气管70中的热气调节器100打开，并将连接主加热室和排废气系统的废气调节器200关闭。打开和关闭上述两调节器100、200是这样来控制的，使在该情况下的主加热室100的静压力保持比闭炉缸熔化室20的静压力高。这样，由于有互连的热气管，根据保持的压力差使热气保持从主加热室强制流过互连热气管。

只要闭炉缸熔化室中的温度还未达到设定点（要求的温度），热气按照上述方式从主加热室10向闭炉缸熔化室20的相应流动就会自动进行。但是，在装料过程中，介于两室10、20之间的互连管系统中的热气调节器100保持关闭，以避免不必要的热损失。

万一由于例如废料中的杂质自发着火而引起闭炉缸熔化室的温度上升到设定点（要求温度）以上，要将来自主加热室10的排热气管中的废气调节器200全打开，使主加热室10中的静压力立即降低。同时，要立即将两室之间的互连管70中的热气调节器100全打开，使闭炉缸熔化室有机会毫不迟延地将任何过热排到主加热室10中。

为了控制主加热室中的温度，并且局部控制从两室中排出的废气的容积，在该情况下要立即将装在主加热室10中的燃烧器14调小。

上述过程可以靠借助于例如探测器400检测闭炉缸熔化室20中的温度来进行控制。设定温度由炉子系统确定，但应高于闭炉缸熔化室20正常工作时的温度。这样，在正常工作中，一旦闭炉缸熔化室20已经装料 并且已经将门24关上，就将调节器100打开，使热空气从主加热室10提供给闭炉缸熔化室20，将填装在熔化室20中的废料加热。

上述操作可以例如利用各种适当的微处理机进行控制，图6中显示了该操作过程的简化流程图。

开动程序1000之后，在程序1001用适当的传感器检测门24的状况。如果门是打开的，然后如程序1002所述那样将调节器100关闭，并将调节器300打开，以使烟排放到排气烟道中去。接着继续检测门的状况。

如果门已被关闭，则在程序1003中用探测器400检测温度。如果温度低于设定温度，接着在程序1004中将调节器100打开（或保持打开），并将调节器200关闭。其后，按适当的间隔（比方说每5毫秒）再起动程序。

如果温度上升至设定点温度以上（如上所述那样例如由于新废料的过燃烧引起的），则由程序1003检测出来，进入程序1005，其中将调节器100和200打开，并且将主加热室10的燃烧器熄火（如果着火时）。

应该理解，上述的控制程序可以构成炉子的更为复杂的控制程序的一部分，它们已经大大简化，以便更清楚地说明本发明特征的基本原理。

Claims (8)

1、一种用于熔化铝废料的闭炉缸式炉子，包括主加热室(10)，闭炉缸熔化室(20)，隔开主加热室和闭炉缸熔化室的耐火材料隔墙(30)，其特征在于炉缸底部(42)从熔化室(20)至主加热室(10)以向下的方向倾斜，以促进熔融金属在炉中的流动，该倾斜度较小，与水平面的夹角小于5°。

2、根据权利要求1所述的闭炉缸式炉子，其特征在于炉缸底部（42）的形状基本上为矩形的（CDEF），底部除了向着主加热室向下倾斜之外，还沿着对角线（ED）倾斜。

3、根据权利要求1或2所述的闭炉缸式炉子，其特征在于耐火隔墙（30）在熔融金属液面高度处设置有开孔（32），使金属流可从开孔中流过。

4、根据权利要求3所述的闭炉缸式炉子，其特征在于在主加热室（10）中设置至少一个热空气燃烧器（14′），燃烧器按一定方向配置，以便将工作时由燃烧器本身产生的喷射热空气进行导向，使之与主加热室（10）的壁成一锐角，从而使喷射热空气促进炉中的熔融金属液的流动。

5、根据权利要求1所述的闭炉缸式炉子，其特征在于设有连接主加热室和闭炉缸熔化室的热气管（70），该热气管中包含有热气调节器（100）。

6、根据权利要求5所述的闭炉缸式炉子，其特征在于设有控制系统，以便根据主加热室和闭炉缸熔化室之间的温度差来控制热气调节器的开闭状态，当主加热室（10）的温度高于闭炉缸熔化室（20）的温度时，通常该控制系统被操纵以打开热气调节器（100）。

7、根据权利要求5所述的闭炉缸式炉子，其特征在于还设置有连接闭炉缸熔化室和排气烟道的排热气管（90），该排热气管中包含废气调节器（300），可被操纵以便有效地封闭排热气管，还包含有当闭炉缸熔化室中的温度升高至预先设定温度以上时将热气调节器（100）打开的装置。

8、根据权利要求5所述的闭炉缸式炉子，其特征在于包含有检测闭炉缸熔化室（20）中的温度的探测器（400），以及控制介于闭炉缸熔化室和主加热室之间的热气调节器（100）的装置，当闭炉缸熔化室中的温度高于预设定温度期间，热气调节器被打开，使气体可从闭炉缸熔化室（20）流向主加热室（10）。

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