CN102505074B - 智能组合式熔炼系统及熔炼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工作效率高、能源消耗低，多台炉既可明确分工，又可相互替换，相互补充，灵活组合，及能够实现真正意义上的智能熔炼和铸锭的智能组合式熔炼系统及熔炼方法。包括分别至少两台中炉和低炉，所述低炉与至少一台高炉相互连接，所述中炉分别与低炉和至少一台高炉相互连接。该方法包括通过设置至少两台低炉和中炉、以及至少一台高炉，并对其进行组合，实施以一组智能式的、或多组组合式的熔炼或熔炼浇铸。

Description

智能组合式熔炼系统及熔炼方法

技术领域

本发明涉及一种金属再生熔炼浇铸装置。尤其涉及一种用于金属再生熔炼铸锭的智能组合式熔炼系统及熔炼方法。

背景技术

铝的再生熔炼铸装置锭经历了单炉、由高低炉组合构成的双炉，走到后来推出的多炉组合式结构。早期的单炉结构，熔化时间长，生产效率低，铝烧损大，合金成分难以控制，经改进后来的双室炉结构，由两个同规格的熔铝炉连体组成，主炉主要起到熔化废铝的作用，副炉主要起到调整铝液成分作用，由此生产效率有了一定程度的提高，但与单炉结构一样，双炉也存在检修困难的问题，一旦其中的一个窑炉需要检修，两个窑炉都要停炉；而且双室之间的铝液流动不畅，主副炉作业相互影响，主炉铝液成分严重影响副炉的成分调整，特别是扒渣除铁困难，铝液当中的有害成分铁元素难以控制，产品质量始终难以提高。近期出现的三炉四炉等多炉组合式的熔铝装置，多炉以一定的方式互通，其突出的优点就是解决了检修停炉的问题，在一定程度上提高了熔炼炉的利用率，进而提高了生产效率。其节能效果相对于以往的结构有明显的提高。但是，由于其结构本身的限制，高炉和中炉各自的分工比较明确、作用单一，无法通用或相互置换，这就决定了他在使用中其组合协调的灵活性、合理性、功能等方面爱到一定的限制。例如当铝屑炉（高炉）或中炉出现一定的状况或操作上的问题时，整个熔炼铸锭系统将受到影响，因而多炉组合式的熔炼系统无论在工作效率、节能降耗、等方面都差强人意。

特别是，现有的组合熔炼系统一方面由于熔炼工艺（过程）中，炉火（蓄势式熔铝炉的供热量）越大，熔炼浇铸系统的效率越高，节能效果越加显著，但是当炉膛容积一定时，其容纳的热气体容量有限，当供热过大时，大量的热气体将往炉门压出，或自各单炉烟道加速直接外排，不仅严重浪费燃料，甚至因炉内压力增大而可能导致系统的安全；另一方面相应的各炉相互隔离，可能因燃料燃烧而产生各炉温度和压力的不协调，可能影响熔炼系统的节能运行状态和效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种智能组合式熔炼系统及熔炼方法。该熔炼系统结构简单，工作效率高、能源消耗低，多台炉既可明确分工，又可相互替换，相互补充，灵活组合，该方法实现真正意义上的智能熔炼、成分调整、和铸锭。

本发明的技术方案包括中炉和低炉，所述中炉和低炉分别至少设有两台，所述低炉与中炉和至少一台高炉相互连接，所述中炉与高炉相互连接，构成一智能式的一组或多组组合式熔炼系统或熔炼铸锭系统。

所述中炉和低炉分别设有两台，所述高炉设有一台，由两中炉和两低炉、以及一高炉通过普通式和/或互通式流槽组合构成一智能五炉组合式、或两组三炉组合式、亦或以一台为备用炉的两组二炉组合式、或者以一台为备用炉的智能四炉组合式熔炼系统或熔炼铸锭系统。

所述高炉和中炉与低炉之间通过互通式流槽或普通式流槽相互连接；所述高炉、中炉、和低炉其炉腔横截面呈圆形、弧形、或楕圆形，亦或其炉腔体形状呈球型或楕圆球型。

所述中炉与高炉之间还通过气体流道相互连接。

连接于高炉与中炉之间的所述气体流道设有相应的阀门。

所述高炉、中炉、和/或低炉设有蓄热装置，所述蓄热装置的蓄热体其内腔体形状呈一圆台型，所述圆台型的蓄热体的圆台形内腔所设的蓄热球在蓄热体横截面上的分布数量自下而上或自上而下逐渐减少。

本发明的熔炼方法是通过设置至少两台低炉和中炉、以及至少一台高炉，并对其进行组合，实施以一组智能式的、或多组组合式的熔炼或熔炼浇铸。

所述一组智能式的或多组组合式熔炼或熔炼浇铸包括分别由至少两台中炉作为至少两组熔炼系统的高铁炉进行浸没式熔化，分别由至少两台低炉作为至少两组熔炼系统的配比炉进行成份调整铸锭，以至少一台高炉作为至少两组熔炼系统的铝屑炉分别为至少两组熔炼系统提供浸泡熔炼液，形成：至少一组智能五炉组合式或推挽式的熔炼或熔炼浇铸方式、或至少两组三炉组合式的熔炼或熔炼浇铸方式、亦或以一台为备用炉的至少两组两炉组合式、或者以一台为备用炉的至少一组智能四炉组合式的熔炼或熔炼浇铸方式。

所述以一组智能式的、或多组组合式的熔炼或熔炼浇铸包括使用一台高炉对多台中炉和/或以一台中炉对多台低炉进行交替注入熔炼液。

所述以一组智能式的、或多组组合式的熔炼或熔炼浇铸还包括通过调整增加圆台型折蓄热桶的高度，以调整蓄热式燃烧器的通过蓄热桶进行热交换的循环气体的气流路径长度，进而平衡高、中、和/或低炉的压力大小与外排出蓄热体的经热交换后的尾气的温度。

本发明通过在相应的炉与炉之间设置气体管道，一方面在确保旺火的情况下，保持炉内压力不致增大，以避免出现安全问题；将经过大热量熔化铝材后产生的大量气体通过相互联通的炉进行平衡后送往烟道；另一方面通过气体流道根据需要进行相应的各炉热量平衡，以达到熔炼系统的最佳节能运行状态，提高运行效率，避免各炉存在温度高低、炉内压力的差异，影响系统熔炼浇铸。

同时为熔炼炉提供熔炼热能的蓄势装置（或蓄势式燃烧装置）的蓄热桶由上下口径一致的圆柱形改变为下大上小的圆台形，通过调整蓄热桶的高度，以调整气流路径长度，以增加或减小气体的循环时间，使熔炼炉内腔的压力与气体经热交换后外排时的温度两者达到一个较佳的平衡值；热气体自下而上经与蓄势球进行热交换后其温度将逐渐降低而逐渐减少热交换面积，顺应自然规律，这样在同样体积的蓄势体热交换能力下，减少了蓄热球用量，相对减少了阻力，缩短了循环时间，提高了运行效率。

系统采用以一高炉配两台或两台以上的中炉可以避免在一中炉浸没熔化期间，高炉不断产生的熔炼液不至于在炉内驻留，（因高炉产生的熔炼液就是为中炉浸没熔化的，）而是改排放至另一（或几台）中炉进行浸没熔化，由高炉为多个中炉交替供液，从根本上提高了熔炼系统的运行效率和速度，减少了铝的烧损，降低了生产成本，节能效果明显。

再者，由于高中低炉（熔炼炉）炉腔的合理结构，有助于熔炼炉内铝液自循环流动，这种自循环流动反过来又可以相对减少炉腔内各处的铝液温度差，这一方面可以平衡炉腔内各处的压力差异，节能效果十分显著；另一方面在炉维护维修时便于清炉清渣，而且铝液排放所需压力小，也可进一步节能能源消耗。同时由于其特有的炉体形状，大大提高炉体的机械强度，结实耐用，可靠性高，相对节约了投资成本。

附图说明

图1为本发明智能组合式熔炼系统结构示意图。图2为本发明熔炼系统的蓄热式燃烧器的蓄热体的结构示意图。 

具体实施方式

现通过实施例结合附图对本发明作进一步说明，如图1和2所示，组合式熔炼系统由两台中炉2、两台低炉3和一台高炉1组成，两台低炉3通过互通式流槽7与两台中炉2和一台高炉1相互连接。两台中炉2分别通过普通式流槽12与高炉1连接；同时，高炉1和两台中炉2之间分别通过气体流道（管道）4及其相应的阀门5相互连接（气体流道4连接于各相应炉的气相位置）；通过相应的各阀门5以单独调整单炉温度和/或压力，或者调整和/或平衡相应各炉的压力、温度等。高炉1、中炉2、和低炉3分别设有蓄热装置8。

本发明的熔炼系统的另一实施例中，高、中和/或低炉的蓄热装置8的蓄热体10其内腔体呈圆台型，圆台型的蓄热体10的圆台形内腔所设的蓄热球11在蓄热体10横截面上的分布数量自下而上逐渐减少。蓄热体10的圆台形锥度和高度以气体通过燃烧器进行热交换的循环时间，炉内压力（通过气体循环的流速来反应）、以及经热交换后外排的被热交换后冷却的热气体的温度，三者之间相互兼顾，以达到较佳节能效果。通过调整增加圆台型的蓄热桶的高度，以调整蓄热式燃烧器的通过蓄热桶进行热交换的循环气体的气流路径长度，进而平衡高、中、和/或低炉的压力大小与外排出蓄热桶的经热交换后的尾气的温度。

本熔炼系统的再一实施例中，高、中低炉的炉腔体呈球型或楕圆球型，或者其横截面积形状呈圆形、弧形或楕圆形。一方面可以减少物料的流动阻力，同时便于对炉腔进行清理维护。

本发明的熔炼系统通过对高炉1、中炉2、和低炉3进行不同组合可形成不同的组合熔炼系统，以实现不同的熔炼、铸锭方法（方式）。

熔炼方法（方式）一：

以两台中炉2分别作为高铁炉，高炉1作为铝屑炉，两台低炉3分别作为配比炉；由高炉1熔炼的铝液交替排放于两台中炉2，交替对两中炉2的物料进行浸没式熔化，再用两中炉2中的熔化液排放于两低炉3，由低炉3进行配比（成份调整）熔炼，当低炉3中的熔炼液成份调整合格后进入铸锭装置进行铸锭。实现五炉智能式熔炼铸锭。

熔炼方式（方法）二： 

由高炉1对一台中炉2注入铝液（熔炼液）后，在该中炉2浸没熔化期间，再将不断熔炼的铝液注入另一中炉2，再由两中炉2一先一后交替对两台低炉3排放熔化液（熔炼液）进行配比（成份调整）熔炼，再由两台低炉3通过铸锭装置进行交替铸锭；以此不断循环，实现五炉组合推挽式智能熔炼铸锭。其余方法、组成可与上述方法一类同。

熔炼方式（方法）三：

由高炉1分别与一中炉2和一低炉3构成两组独立运行的三炉组合式的熔炼铸锭系统。

熔炼方式（方法）四：

在本组合方式中，使用一高炉1、一中炉2和两低炉3，中炉2对低炉3的排液方式为：一台中炉2对两台低炉3进行交替注入熔炼液，由两低炉3以交替方式通过铸锭装置9进行铸锭，以另一台中炉作为备用炉或检修炉其余方法可与上述方法一同。

本发明任一台熔炼炉（包括高、中、和/或低炉等）出现问题时，都可以使用其余炉组成相应的熔炼系统，实现相应的组合熔炼方式。还可以使用高炉或其中一低炉作为备用炉，由其余的每一中炉和一低炉组合构成两炉组合式的多组组合式的熔炼系统和相应的熔炼、铸锭方法。其余方法和结构可与上述方法一或二同。本发明的多台低炉、中炉、和高炉之间可以分别通过普通式流槽相互连接。

本发明不需要对熔炼系统进行改接设置即可实现多种不同的熔炼铸锭方式。

Claims (7)

1.一种智能组合式熔炼系统，包括中炉和低炉，其特征是所述中炉和低炉分别设有两台，由所述两台中炉、两台低炉以及一台高炉通过普通式和/或互通式流槽连接组合构成智能式的一组或多组组合式熔炼铸锭系统；即，所述两台低炉通过互通式流槽与所述两台中炉和一台高炉相互连接，所述两台中炉分别通过普通式流槽与所述高炉连接，构成一智能式的一组或多组组合式熔炼铸锭系统，以实现不同的熔炼铸锭方法；同时，所述高炉和两台中炉之间分别通过气体流道及其相应的阀门相互连接，且该气体流道分别连接于各相应炉的气相位置，通过相应的各所述阀门以单独调整单炉温度和/或压力、亦或调整和平衡相应各炉的温度和/或压力。

2.根据权利要求1所述智能组合式熔炼系统，其特征是所述智能式的一组或多组组合式熔炼铸锭系统包括由所述两台低炉通过互通式流槽与两台中炉和一台高炉相互连接、两台中炉分别通过普通式流槽与高炉相互连接，以组合构成一智能五炉组合式、两组三炉组合式、以一台为备用炉的两组二炉组合式、或以一台为备用炉的智能四炉组合式熔炼铸锭系统。

3.根据权利要求1或2所述智能组合式熔炼系统，其特征是所述高炉、中炉和低炉其炉腔横截面呈圆形、弧形或椭圆形，亦或其炉腔体形状呈球型或椭圆球形。

4.根据权利要求1或2所述智能组合式熔炼系统，其特征是所述高炉、中炉和/或低炉设有蓄热装置，所述蓄热装置的蓄热体其内腔体形状呈一圆台型，所述圆台型的蓄热体的圆台型内腔所设的蓄热球在蓄热体横截面上的分布数量自下而上或自上而下逐渐减少。

5.一种熔炼方法，其特征是通过设置两台低炉、两台中炉以及一台高炉，并对其进行组合，实施以智能式的一组或多组组合式的熔炼铸锭的方法，所述一组智能式的或多组组合式的熔炼铸锭的方法包括分别由两台中炉作为两组熔炼系统的高铁炉进行浸没式熔化，分别由两台低炉作为两组熔炼系统的配比炉进行铸锭成分调整，以一台高炉作为两组熔炼系统的铝屑炉分别为两组熔炼系统提供浸泡熔炼液，进而形成：一组五炉组合式或推挽式、两组三炉组合式、以一台为备用炉的两组两炉组合式、或以一台为备用炉的一组四炉组合式的智能熔炼铸锭方式。

6.根据权利要求5所述熔炼方法，其特征是所述以智能式的一组或多组组合式的熔炼铸锭的方法包括使用一台高炉对两台中炉、或以一台中炉对两台低炉进行交替注入熔炼液。

7.根据权利要求5或6所述熔炼方法，其特征是所述以智能式的一组或多组组合式的熔炼铸锭的方法还包括通过增加圆台型的蓄热桶的高度，以调整蓄热装置的通过蓄热桶进行热交换的循环气体的气流路径长度，进而平衡高、中、和/或低炉的压力大小与外排出蓄热体的经热交换后的尾气的温度。