CN102618732B - 铝液连续多级精炼除气保持炉 - Google Patents

Abstract

一种铝液连续多级精炼除气保持炉，炉壳内设置炉衬，炉衬包括隔热保温层和用耐火材料整体浇筑构成内壁的耐火内衬层，隔热保温层位于耐火内衬层与炉壳之间，所述清渣口、进液口、第一精炼除气室与熔池加热室相通，第一、第二精炼除气室、取液室相通，取液室与熔池加热室之间用碳化硅传热板隔离，炉体上设置有筒状喷流换热器和喷气燃烧装置，熔池加热室设有气氛控温热电偶，两级精炼除气室分别设有石墨转子除气机，取液室设有铝液控温热电偶，清渣口安装炉门。它采用无坩埚的炉衬设计，并设置两级精炼除气室，以及在取液室与熔池加热室之间用碳化硅传热板隔离，既能提高保温效果，又能有效提高铝液品质，还能降低能耗和生产成本。

Description

铝液连续多级精炼除气保持炉

技术领域

本发明涉及铝合金熔融铝液工业炉设备领域，特别涉及一种铝液连续多级精炼除气保持炉。

背景技术

目前，轮毂、减震筒、汽缸头、汽缸盖等金属重力铸造领域中，铝合金浇铸行业用于熔炼铝液的设备，通常采用反射熔化炉或坩埚熔化炉熔化，熔化的铝液通过转运包转移到坩埚保温炉内，让铝液在坩埚保温炉内保温、变质、精炼、除气等处理。这种采用反射熔化炉或坩埚熔化炉熔化铝液，通过坩埚保温炉处理铝液的生产方式存在显著的缺点：能耗高，不利于节能减排的发展趋势；人工成本高，除了熔炼工外，还需多名转运工；坩埚更换费用高，需定期对坩埚进行更换；生产的不连续，铝液品质较差，转运过程会延误生产效率，同时导致铝液品质下降；铝液转运过程，会造成恶劣的工作环境。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种铝液连续多级精炼除气保持炉，它采用无坩埚的炉衬设计，并设置两级精炼除气室，以及在取液室与熔池加热室之间用碳化硅传热板隔离，既能提高保温效果，又能有效提高铝液品质，还能降低能耗和生产成本。

本发明的目的是这样实现的：炉体包括金属制作的炉壳，所述炉壳内设置炉衬，所述炉衬包括隔热保温层和用耐火材料整体浇筑构成清渣口、进液口、熔池加热室、两级精炼除气室、取液室内壁的耐火内衬层，所述隔热保温层位于耐火内衬层与炉壳之间，所述清渣口、进液口、第一精炼除气室分别与熔池加热室相通，第二精炼除气室与第一精炼除气室相通，取液室与第二精炼除气室相通，取液室与熔池加热室之间用碳化硅传热板隔离，炉体上设置有筒状喷流换热器和喷气燃烧装置与熔池加热室连通，熔池加热室设有气氛控温热电偶，两级精炼除气室分别设有石墨转子除气机，取液室设有铝液控温热电偶，清渣口安装炉门，所述炉门设有隔热保温层和耐火内衬层。

所述隔热保温层采用多层隔热保温板构成，每层隔热保温板之间贴有热反射膜。

所述隔热保温板在对应熔池部位采用硅酸铝纤维板或复合硅酸钙绝热板，在对应熔池以上部分采用复合硅酸钙绝热板。

所述石墨转子除气机安装在精炼除气室的盖板上，石墨转子除气机的转子伸入精炼除气室腔内。

所述炉衬的厚度为400～450mm。

所述炉门为气缸驱动的升降式炉门，炉门上安装的滚轮与炉体上设置的导轨配合，炉体上设置支架，支架上安装定滑轮，炉门上连接的起重链绕过定滑轮与气缸连接。

所述取液室与熔池加热室之间设置一个通道，通道位于取液室一端设置碳化硅传热板将取液室与熔池加热室隔离。

所述第二精炼除气室和取液室分别设置为两个，两个第二精炼除气室分别位于第一精炼除气室的两边与第一精炼除气室连通，两个取液室各对应连通一个第二精炼除气室，构成一组多工位取液结构。

采用上述方案，使本发明铝液连续多级精炼除气保持炉具有以下优点：

1.采用金属制作的炉壳，在炉壳内设置炉衬，改变了通常保持炉需采用坩埚的技术方案，既能保证炉体的坚固性，又能节省了坩埚消耗、更换所需的昂贵费用，还能避免因更换坩埚而导致生产经常性中断，提高生产效率。

2.所述炉衬包括隔热保温层和用耐火材料整体浇筑构成清渣口、进液口、熔池加热室、两级精炼除气室、取液室内壁的耐火内衬层，所述隔热保温层位于耐火内衬层与炉壳之间，所述清渣口、进液口、第一精炼除气室分别与熔池加热室相通，第二精炼除气室与第一精炼除气室相通，取液室与第二精炼除气室相通，取液室与熔池加热室之间用碳化硅传热板隔离。这种结构使熔池加热室能直接盛装铝液，完全改变了传统的坩埚炉的结构，从而大大降低了炉体的热散失，提高热效率，处理单位数量铝液比现有的坩埚炉节约50%能耗。尤其是取液室与熔池加热室之间用碳化硅传热板隔离，能够利用碳化硅传热板将熔池加热室中铝液的热量传导给取液室中的铝液，使取液室中的铝液长时间保持所需温度，不会急剧降温，有利于提高浇铸产品的质量。

3.所述隔热保温层采用多层隔热保温板构成，每层隔热保温板之间贴有热反射膜。利用隔热保温板之间的热反射膜，能够有效减少表面散热，降低周围环境温度，提高热效率，使耐火内衬层平均温升40℃，有效降低能耗。

4.尤其是设置两级精炼除气室，对铝液进行两级精炼除气，能够使铝液的品质得到进一步提高。

本发明铝液连续多级精炼除气保持炉结构简单，对熔炼的铝液进行精炼除气保持处理，既能提高保持炉的热效率，降低生产能够耗，又能提高铝液品质，还能降低维修成本和人工成本，减轻工人的劳动强度。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的外形结构示意图；

图2为本发明的俯视示意图；

图3为图2的A-A向剖视图；

图4为图2的B-B向剖视图；

图5为图2的C-C向剖视图；

图6为图2的D-D向剖视图。

附图中，1为炉壳，2为炉衬，2a为耐火内衬层，2b为隔热保温层，3为，4为筒状喷流换热器，5为喷气燃烧装置，6为石墨转子除气机，7为气氛控温热电偶，8为铝液控温热电偶，9为碳化硅传热板，10为进液口，11为熔池加热室，12为第一精炼除气室，13为第二精炼除气室，14为取液室，15为支架，16为起重链，17为定滑轮，18为导轨，19为滚轮，20为气缸，21为清渣口。

具体实施方式

参见图1至图6，一种铝液连续多级精炼除气保持炉的实施例，炉体包括金属制作的炉壳1，所述炉壳1采用型钢骨架和钢板焊接成钣金件组合框架结构，炉壳上端盖板与炉壳四周采用螺栓联接，具有外形平整美观，整体强度高的特点，而且维修方便。所述炉壳1内设置炉衬2，炉衬的厚度以400～450mm为佳，它可以满足炉衬的强度要求和保温要求，不会导致材料浪费而增加制造成本。所述炉衬2包括隔热保温层2b和用耐火材料整体浇筑构成清渣口21、进液口10、熔池加热室11、两级精炼除气室、取液室14内壁的耐火内衬层2a，所述隔热保温层2b位于耐火内衬层2a与炉壳1之间。为使保温层2b的隔热保温效果更好，本实施例的所述隔热保温层2b采用多层隔热保温板构成，每层隔热保温板之间贴有热反射膜，使热量向室内反射，能有效降低炉体表面温度，减少散热损失，节能效果显著。所采用的隔热保温板在对应熔池部位（以所装铝液的液面最高线为界）的相对低温区采用硅酸铝纤维板，可节约成本，或采用复合硅酸钙绝热板；在对应熔池以上部分的相对高温区采用复合硅酸钙绝热板，可增强隔热保温效果；而硅酸钙绝热板以采用KN系列的硅酸钙纳米微孔绝热板的效果为佳，这种硅酸钙绝热板在热面温度200℃及800℃时的热导率分别低达0.025w/m.k，0.038w/m.k，与目前常用的绝热保温材料相比绝热效果可提高2—10倍，长期使用单层结构的温度高达1000℃，复合结构的温度可达1700℃。上述的各种隔热保温板均可在市场购买到。当然，隔热保温板也可以采用其它具有隔热功能的保温板。所述的耐火内衬层2a采用市场购买的矾土基和水泥混合的耐火浇注料浇筑形成，而接触铝液部分的内衬层以采用市场购买的美国联合矿产生产的MATRIFLO 80ACX浇筑效果更好，它具有不粘性，可以防止铝液湿润耐火材料表面，制止铝液向耐火材料内渗透，而且耐火强度高，高温性能卓越，能抗冲击，抗冲刷，耐磨损，浇筑整体性好，不开裂，不剥落，不粘渣。所述清渣口21、进液口10、第一精炼除气室12分别与熔池加热室11相通，第二精炼除气室13与第一精炼除气室12相通，取液室14与第二精炼除气室13相通，使铝液从进液口10进入熔池加热室11保持加热保温，从熔池加热室11进入第一精炼除气室12后得到一级精炼除气处理，再在第二精炼除气室13得到第二级精炼除气处理，通过两级精炼除气处理除去铝液中的夹杂物，使铝液的品质得到提高。所述取液室14与熔池加热室11之间用碳化硅传热板9隔离，在取液室14与熔池加热室11之间设置一个通道，通道位于取液室一端设置碳化硅传热板9将取液室14与熔池加热室11隔离，让取液室14中经过两级精炼除气处理的铝液不会与熔池加热室11中的铝液混合，但熔池加热室11铝液的热量又能够通过碳化硅传热板9传导给取液室14中的铝液，使取液室14中的铝液温度不会急剧降低，以满足产品浇铸。炉体上设置有筒状喷流换热器4和喷气燃烧装置5与熔池加热室11连通。所述筒状喷流换热器4用螺栓连接的方式固定在炉体上端，筒状喷流换热器4用于回收烟气中热量来预热助燃空气，使助燃空气预热温度达到300℃，可有效节约燃料15%左右。筒状喷流换热器4为内、外筒结构，内筒为助燃空气的热交换体，外筒用回收的烟气为预热气体并向内筒喷射，从而实现助燃空气预热。喷气燃烧装置5设置在炉体上端用螺栓固定，喷气燃烧装置5的直焰喷嘴位于熔池加热室11中，将天然气向熔池加热室11中喷射燃烧，为铝液提供所需高温。喷气燃烧装置5可设置多个，根据熔池加热室11容积的大小确定，本实施例的喷气燃烧装置5设置为两个。所述熔池加热室11设有气氛控温热电偶7，用于熔池加热室11的气氛温度控制检测，取液室14设有铝液控温热电偶8，用于铝液温度检测，这样能够以铝液温度为主控，熔池加热室11气氛温度作为超温限制，实现铝液温度和熔池加热室气氛温度的双重控制，确保了在一定的熔池加热室气氛温度下，精确控制铝液温度，控温精度为±5℃，既保护炉衬，又提高铝液质量。所述第一精炼除气室12、第二精炼除气室13分别设有石墨转子除气机6，所述石墨转子除气机6安装在第一精炼除气室12、第二精炼除气室13的盖板上，石墨转子除气机的转子伸入精炼除气室腔内，通过石墨转子旋转对铝液进行除气除渣精炼，并通过石墨转子的中心孔输送高纯氩气或者氮气为铝液除气，石墨转子的转速控制在400～450 转/分为宜，铝液的质量控制在2.63g/cm 3 以上。在所述炉体清渣口21处安装炉门3，所述炉门3设有隔热保温层和耐火内衬层。所述炉门3为气缸驱动的升降式炉门，炉门3上安装的滚轮19与炉体上设置的导轨18配合，炉体上设置支架15，支架15上安装多个定滑轮17，炉门3上连接的起重链16绕过定滑轮17与气缸20的活塞杆连接，可以通过控制气缸20的工作，驱动炉门3的开启、关闭。

本发明不局限于上述实施例，所述第二精炼除气室13和取液室14可分别设置为两个，两个第二精炼除气室13分别位于第一精炼除气室12的两边与第一精炼除气室连通，两个取液室14各对应连通一个第二精炼除气室12，每个取液室14与熔池加热室11之间均设置碳化硅传热板9，构成一组多工位取液结构。这样使一个炉体具有多个取液工位，能够提高产品浇铸的工作效率。对于大型的炉体，还可以根据上述结构设置成两组或两组以上的多工位取液结构，以适应场地较宽敞的作业场所的生产需求。

本发明的工作状态为：熔化的铝合金熔融铝液从铝液进液口注入，新注入的铝液流入熔池加热室内加热，在加热过程中可以通过打开炉门定期从清渣口清除加热室内氧化物，加热到一定温度的铝液从熔池加热室连续不断的进入第一精炼除气室进行连续精炼除气作业，然后再进入第二精炼除气室进行连续精炼除气作业，经两级精炼除气处理后的铝液连续不断的进入取液室静置，工人即可从取液室舀出铝液进行产品浇铸作业。

Claims (7)

1.一种铝液连续多级精炼除气保持炉，炉体包括金属制作的炉壳，其特征在于：所述炉壳内设置炉衬，所述炉衬包括隔热保温层和用耐火材料整体浇筑构成清渣口、进液口、熔池加热室、两级精炼除气室、取液室内壁的耐火内衬层，所述隔热保温层位于耐火内衬层与炉壳之间，所述清渣口、进液口、第一精炼除气室分别与熔池加热室相通，第二精炼除气室与第一精炼除气室相通，取液室与第二精炼除气室相通，所述取液室与熔池加热室之间设置一个通道，通道位于取液室一端设置碳化硅传热板将取液室与熔池加热室隔离，炉体上设置有筒状喷流换热器和喷气燃烧装置与熔池加热室连通，熔池加热室设有气氛控温热电偶，两级精炼除气室分别设有石墨转子除气机，取液室设有铝液控温热电偶，清渣口安装炉门，所述炉门设有隔热保温层和耐火内衬层。

2.根据权利要求1所述的铝液连续多级精炼除气保持炉，其特征在于：所述隔热保温层采用多层隔热保温板构成，每层隔热保温板之间贴有热反射膜。

3.根据权利要求2所述的铝液连续多级精炼除气保持炉，其特征在于：所述隔热保温板在对应熔池部位采用硅酸铝纤维板或复合硅酸钙绝热板，在对应熔池以上部分采用复合硅酸钙绝热板。

4.根据权利要求1所述的铝液连续多级精炼除气保持炉，其特征在于：所述石墨转子除气机安装在精炼除气室的盖板上，石墨转子除气机的转子伸入精炼除气室腔内。

5.根据权利要求1所述的铝液连续多级精炼除气保持炉，其特征在于：所述炉衬的厚度为400～450mm。

6.根据权利要求1所述的铝液连续多级精炼除气保持炉，其特征在于：所述炉门为气缸驱动的升降式炉门，炉门上安装的滚轮与炉体上设置的导轨配合，炉体上设置支架，支架上安装定滑轮，炉门上连接的起重链绕过定滑轮与气缸连接。

7.根据权利要求1所述的铝液连续多级精炼除气保持炉，所述第二精炼除气室和取液室分别设置为两个，两个第二精炼除气室分别位于第一精炼除气室的两边与第一精炼除气室连通，两个取液室各对应连通一个第二精炼除气室，构成一组多工位取液结构。

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