CN103017518A - 金属熔解炉及金属熔解方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属熔解炉及金属熔解方法，其包括加热炉、架设于该加热炉上的熔炉、蓄热室燃烧系统、入料装置与架设于该熔炉上的循环抽浆给汤装置。蓄热式燃烧系统除可对加热炉进行加热，还可将加热炉内的高温气体储存于蓄热体上，进而提高对加热炉的加热效率，及将蓄热体的余热引导至入料装置，对投入该入料装置内呈颗粒状或片状的金属材料进行加热，除可充分将废热回收，更可令预热后的金属材料进一步被该入料装置推送进入熔炉内加热熔化为液态。由此可充分回收热能，并可大幅缩短该金属材料后续熔化至液态所需的时间及热能(燃料)，使整体将金属材料预热与加热熔化，及将液态金属注入模具的过程省时、流畅，且可连续地进行，且具有高度的安全性。

Description

金属熔解炉及金属熔解方法

技术领域

本发明涉及一种先将熔解炉所产生的余热将颗粒状或片状的金属材料预热后，再进一步加热熔化该金属材料的“金属熔解炉”及“金属熔解方法”。

背景技术

现有技术的熔解金属的方法，主要是先将金属锭、条块或废料直接或是先预热再投入一锅炉内进行加热，待该金属材料熔化并完全混合之后，再将该锅炉内的液态金属注入模具的模腔中固化成形。

然而，上述现有铸造金属制品的步骤的问题在于：首先，由于该锭状或条块状的金属材料是在常温的状态下直接投入锅炉内加热，因此需要长时间的加热才能达到熔化的状态，过程非常耗时；其次，因为在将该液态金属注入模具时是采用人工或机械手臂舀汤的方式，又由于熔融状态的金属的温度相当高，故此舀汤的动作必须非常小心，以免发生工安意外，此时，熔解金属材料的步骤也必须中断，待该液态金属注模完成之后，才能再投入待加热的金属材料，并继续加热该锅炉，因此有步骤不流畅以及耗时、费力的缺点。

发明内容

有鉴于前述现有技术所存在的问题，本发明提供一种金属熔解炉，希望由此设计解决现有技术的熔解金属材料的加热过程步骤不流畅、不连续且耗时的缺点，在倒出液态金属时更有费力和容易发生危险的问题。

为了达到上述的发明目的，本发明所利用的技术手段是使一金属熔解炉包括：

一加热炉，其内部形成有一加热室；

一熔炉，其架设于该加热炉上，该熔炉包含一炉体与一盖板，该炉体置入该加热炉的加热室中，该盖板覆盖于该炉体顶面而封闭该炉体；

一蓄热式燃烧系统，其包含一蓄热室、至少一对燃烧器、至少一对蓄热体与至少一排气管，该蓄热室与该加热室相连通，该燃烧器设于该蓄热室中，且交互地对该加热炉的加热室进行加热，该蓄热体分别设在该燃烧器上，该排气管一端的进气端与该燃烧器相连通，排气管另一端的排气端延伸至该蓄热室的外部；

一入料装置，其包含一进料管、一预热螺杆与一进料桶，该进料管的一进料端与该炉体相连通，该预热螺杆可转动地沿轴向穿设于该进料管内部，该预热螺杆具有一排气管与一螺旋叶片，该排气管一端的进气端与该蓄热式燃烧系统的排气管的排气端相连通，该排气管的管壁贯穿设有多个排气孔，该螺旋叶片环设于该排气管的外壁面，该进料桶架设于该进料管上并与该进料管内部相通；

一循环抽浆给汤装置，其架设在该熔炉的盖板上，并突伸进入该炉体之中。

换言之，本发明所利用的技术手段在于提供一种金属熔解炉，其包括一加热炉、一熔炉、一蓄热式燃烧系统、一入料装置以及一循环抽浆给汤装置，其中：

加热炉内部形成有一加热室；

熔炉架设于该加热炉上，该熔炉包含一炉体与一盖板，该炉体置入该加热炉的加热室中，该盖板覆盖于该炉体顶面而封闭该炉体；

蓄热式燃烧系统包含一蓄热室、至少一对燃烧器、至少一对蓄热体与至少一排气管，该蓄热室与该加热室相连通，该燃烧器设于该蓄热室中，且交互地对该加热炉的加热室进行加热，该蓄热体分别设在该燃烧器上，该排气管一端的进气端与该燃烧器相接，排气管另一端的排气端延伸至该蓄热室的外部；

入料装置包含一进料管、一预热螺杆与一进料桶，该进料管的一进料端与该炉体相连通，该预热螺杆可转动地沿轴向穿设于该进料管内部，该预热螺杆具有一排气管与一螺旋叶片，该排气管一端的进气端与该蓄热式燃烧系统的排气管的排气端相连通，该排气管的管壁贯穿设有多个排气孔，该螺旋叶片环设于该排气管的外壁面，该进料桶架设于该进料管上并与该进料管内部相通；

循环抽浆给汤装置架设在该熔炉的盖板上，并突伸进入该炉体之中。

上述入料装置的进料管可横向贯穿该加热炉及炉体，该进料管的进料端突伸至该炉体内部。

上述入料装置的进料管与预热螺杆亦可架设在该熔炉的盖板的上方，且该入料装置可进一步包括一送料桶与一计量螺杆：该送料桶架设在该熔炉的盖板上，并贯穿该盖板而突伸至该炉体中，该入料装置的进料管的进料端对应并连通该送料桶；该计量螺杆可转动地纵向贯穿并架设于该送料桶中，该计量螺杆具有一可转动的轴杆以及沿该轴杆的轴向环绕设置的螺旋叶片。

上述循环抽浆给汤装置可呈中空管体状，其一端的一入料端伸入该给汤区之中。

上述循环抽浆给汤装置亦可为一金属液输送泵。

上述熔炉的炉体内部可以二个耐热隔板依序隔出一熔解区、一搅拌区与一给汤区，该耐热隔板上设有多个穿孔，该熔解区与搅拌区相连通，该搅拌区进一步与该给汤区相连通，该熔解区与给汤区不直接相互连通，前述入料装置的进料管的进料端连通该炉体的熔解区，前述循环抽浆给汤装置突伸于该炉体的给汤区之中；

该金属熔解炉可进一步在该熔炉的盖板上对应炉体的搅拌区处，架设一可转动的搅拌棒，该搅拌棒的一内端伸入该搅拌区之中，该搅拌棒的内端处设有至少一叶轮。

上述熔炉的盖板上可进一步设有一可选择性开启或关闭的启闭板。

上述蓄热式燃烧系统可进一步包含至少一切换阀，该切换阀于一壳体上环设有一进气口、一排气口、一第一导气口与一第二导气口，该进气口与排气口相对设置，且该排气口与该排气管相连通，该第一导气口与第二导气口相对设置，且第一导气口与第二导气口分别位于该进气口与排气口的两侧之间，又，该第一导气口与第二导气口分别连接该二燃烧器，另，该切换阀的壳体内设有一可转动的切换转盘，该切换转盘将该壳体内部分隔为两个空间。

上述金属熔解炉可进一步包括一隔板，该隔板设在该加热炉的加热室中，且位在两燃烧器之间，该隔板的两侧边分别抵靠该加热炉的内壁面以及该炉体的外壁面。

本发明所利用的另一技术手段是提供一种金属熔解方法，其利用上述金属熔解炉来进行，其中：该金属熔解炉的蓄热式燃烧系统的排气管将加热炉的加热室内的高温气体导入蓄热室和入料装置的预热螺杆的排气管中，对该进料管内呈颗粒状或片状的金属材料进行加热；该预热螺杆推送预热后的金属材料进入熔炉的炉体内进一步加热熔化为液态。

通过如上所述的设计，本发明的金属熔解炉利用该蓄热式燃烧系统回收该加热炉内的高温气体，来对该等颗粒状或片状的金属材料进行预热，可以大幅缩短该金属材料后续熔化至液态所需的时间。且如此一来，从前端先将金属材料投入入料装置预热，再送入熔炉内加热熔化，其至后端将液态金属注入模具以成形金属制品，整体过程及步骤不但省时、流畅，且可以连续地进行，并具有高度的安全性。

附图说明

图1为本发明的第一较佳具体实施方式的侧视示意图。

图2为本发明的第二较佳具体实施方式的侧视示意图。

图3为本发明的第二较佳具体实施方式的俯视示意图。

【主要元件符号说明】

10加热炉    11加热室

20熔炉      21炉体

211熔解区   212搅拌区

213给汤区   22、22A盖板

221A启闭板  23耐热隔板

231穿孔     34A隔板

30蓄热式燃烧系统

31蓄热室    32、32A排气管

33蓄热体    34A切换阀

341A壳体    342A进气口

343A排气口     344A第一导气口

345A第二导气口 346A切换转盘

35、35A燃烧器

40、40A入料装置  41、41A进料管

42、42A预热螺杆  421排气管

422排气孔        423螺旋叶片

43驱动装置       44进料桶

45A送料桶        46A计量螺杆

461A轴杆         462A螺旋叶片

463A驱动装置     51搅拌棒

511叶轮52、52A循环抽浆给汤装置。

具体实施方式

参见图1所示，本发明的金属熔解炉包括一加热炉10、一熔炉20、一蓄热式燃烧系统30、一入料装置40、一搅拌棒51以及一循环抽浆给汤装置52。

加热炉10内部形成有一加热室11。

熔炉20架设于该加热炉10上，该熔炉20包含一炉体21与一盖板22。该炉体21置入该加热炉10的加热室11中，使该加热炉10的加热室11包围该炉体21而可以对该炉体21进行加热。又，该炉体21内部以二个耐热隔板23依序隔出一熔解区211、一搅拌区212与一给汤区213。该耐热隔板23上设有多个穿孔231，使该熔解区211与搅拌区212相连通。该搅拌区212进一步与该给汤区213相连通，但该熔解区211与给汤区213不直接相互连通。该盖板22覆盖于该炉体21顶面，从而封闭该炉体21。

蓄热式燃烧系统30包含一蓄热室31、至少一对燃烧器35、至少一对蓄热体33与至少一排气管32。该蓄热室31与该加热室11相连通。该燃烧器35设于该蓄热室31中，且交互对该加热炉10的加热室11进行加热，从而提高该加热室11以及该熔炉20的温度。该蓄热体33分别设在该燃烧器35上。当其中一燃烧器35对该加热室11进行加热时，该加热室11内的高温气体会由另一燃烧器35排放，并将该高温气体的热能蓄积在燃烧器35上所设的蓄热体33中。该蓄热体33可以提高该燃烧器35的加热效果。

该排气管32一端的进气端与该燃烧器35相接，进而导入该蓄热体33周围的高温气体。该排气管32另一端的排气端延伸至该蓄热室31的外部。

入料装置40包含一进料管41、一预热螺杆42、一驱动装置43与一进料桶44。该进料管41的一进料端与该炉体21的熔解区211相连通。该预热螺杆42沿轴向穿设于该进料管41内部，且该预热螺杆42具有一排气管421与一螺旋叶片423。该排气管421一端的进气端与该蓄热式燃烧系统30的排气管32的排气端相连通，而可以将该高温气体进一步导入该排气管421内。该排气管421的管壁贯穿设有多个排气孔422。该螺旋叶片423环设于该排气管421的外壁面，并沿该排气管421的轴向延伸。该驱动装置43连接该预热螺杆42的排气管421，而可带动该预热螺杆42进行转动。为求较佳的效果，该驱动装置43可为马达，该进料桶44架设于该进料管41上并与该进料管41内部相通。

在图1所示的本发明的第一较佳具体实施方式中，该进料管41横向贯穿该加热炉10及炉体21，而使该进料管41的进料端直接突伸至该炉体21的熔解区211。

搅拌棒51可转动地架设在该熔炉20的盖板22上对应炉体21的搅拌区212处。该搅拌棒51的一内端伸入该搅拌区212之中，并于该搅拌棒51的内端处设有至少一叶轮511。

循环抽浆给汤装置52架设在该熔炉20的盖板22上对应炉体21的给汤区213处，并突伸进入该炉体21的给汤区213之中。该循环抽浆给汤装置52可导出该炉体21内的液态金属，再将该液态金属注入用以铸造金属制品的模具(图中未示)内。在图1所示的本发明的第一较佳具体实施方式中，该循环抽浆给汤装置52呈中空管体状，其一端的一入料端伸入该给汤区213之中，另一端的出料端可对应用以铸造金属制品的模具。

上述本发明的金属熔解炉在运行时，先将裁切至呈颗粒状或片状金属颗粒投入该入料装置40的进料桶44中，再使所述颗粒状或片状的金属材料进一步进入该进料管41内。此时，随着该驱动装置43带动该预热螺杆42转动，该预热螺杆42上的螺旋叶片423会推挤该进料管41内的金属材料往进料端移动。同时，由该蓄热室燃烧系统30的排气管32导入该预热螺杆42的排气管421内的高温气体则会经由该排气管421的排气孔422进入该进料管41中，进而对该进料管41内的金属材料进行加热。其中，该预热螺杆42的螺旋叶片423还会对该金属材料产生搅拌的效果，使该金属材料在进料管41内移动过程时可充分受热而逐渐升温，由固态转为半固态，并从该进料管41的进料端进入该炉体21的熔解区211内。

待该半固态的金属进入炉体21的熔解区211之后，会再进一步因熔炉20内的高温而进一步熔化为液态。

接着，该炉体21的熔解区211内的液态金属会经由该熔解区211与搅拌区212之间所设的耐热隔板23的穿孔231流入该搅拌区212之中，配合该转动的搅拌棒51将该液态金属搅拌均匀。

之后，于搅拌区212内搅拌均匀后的液态金属会再经由该搅拌区212与给汤区213之间所设的耐热隔板23的穿孔231流入该给汤区213之中。

随着该入料装置40的预热螺杆42持续将金属推送入该炉体21的熔解区211内，而对该炉体21内的液态金属产生推挤压力，该炉体21的给汤区213内的液态金属会从该管状循环抽浆给汤装置52的入料端流入该循环抽浆给汤装置52内，再由该循环抽浆给汤装置52的出料端注入模具之中。其中，配合调整该预热螺杆42的转速，可以控制进入该炉体21的金属的量，并进而控制该循环抽浆给汤装置52的出料端处的注料速度及注料量。

参见图2所示的本发明的第二较佳具体实施方式，其中，该蓄热式燃烧系统30A进一步包含至少一切换阀34A。该切换阀34A为一四向阀，其于一壳体341A上环设有一进气口342A、一排气口343A、一第一导气口344A与一第二导气口345A。该进气口342A与排气口343A相对设置，且该排气口343A与该排气管32A相连通。该第一导气口344A与第二导气口345A相对设置，且第一导气口344A与第二导气口345A分别位于该进气口342A与排气口343A的两侧之间。又，该第一导气口344A与第二导气口345A分别连接该二个燃烧器35A。另，该切换阀34A的壳体341A内设有一可转动的切换转盘346A，该切换转盘346A将该壳体341A内部分隔为两个空间，使该第一导气口344A与第二导气口345A可选择性地与该进气口342A或排气口343A相连通。

该金属熔解炉进一步包括一隔板24A，该隔板24A设在该加热炉10的加热室11中，且位在两燃烧器35A之间，又，该隔板24A的两侧边分别抵靠该加热炉10的内壁面以及该炉体21的外壁面。

由此设计，当该切换阀34A的切换转盘346A旋转至使该进气口342A与该第一导气口344A相连通、该排气口343A与该第二导气口345A相连通时，由该进气口342A导入的助燃气体会经由该第一导气口344A流动至与该第一导气口344A相接的燃烧器35A中被加温为高温气体。该高温气体再被输送进入该加热炉10的加热室11中，提供该炉体21所需的热能。之后，该高温气体由另一燃烧器35A排出该加热室11，并依序经由该切换阀34A的第二导气口345A与排气口343A输送进入该排气管32A内。

上述隔板24A的设置则可以确保其中一燃烧器35A所产生的高温气体会流经整个加热室11之后再由另一燃烧器35A排出，而不会直接由设在一旁的另一燃烧器35A排出。

此外，该入料装置40A的进料管41A与预热螺杆42A架设在该熔炉20的盖板22A的上方，且该入料装置40A进一步包括一送料桶45A与一计量螺杆46A。该送料桶45A架设在该熔炉20的盖板22A上对应炉体21的熔解区211处，并贯穿该盖板22A而突伸至该炉体21的熔解区211中。该入料装置40A的进料管41A的进料端对应并连通该送料桶45A。该预热螺杆42A可将该进料管41A内预热后的半固态金属推送进入该送料桶45A中。

该计量螺杆46A可转动地纵向贯穿并架设于该送料桶45A中，该计量螺杆46A具有一可转动的轴杆461A以及沿该轴杆461A的轴向环绕设置的螺旋叶片462A。该轴杆461A可受一驱动装置463A的带动而转动，随着该计量螺杆46A转动，该计量螺杆46A的螺旋叶片462A会进一步将该送料桶45A内的金属推送入该炉体21的熔解区211中。其中，由于该送料桶45A与该炉体21的熔解区211相连通，故该炉体21的熔解区211内的高温也会传导至该送料桶45A，对该送料桶45A中的金属加热。而调整该计量螺杆46A的转速，则可以控制进入该炉体21的金属的量。

该循环抽浆给汤装置52A为一金属液输送泵，其可直接抽取该炉体21的给汤区213内的液态金属，以将该液态金属注入模具之中。

又，进一步参见图3所示，该熔炉20的盖板22A上可设有一启闭板221A。当该金属熔解炉在运行时，该启闭板221A关闭，以封闭该炉体21。当金属熔解炉停止运行之后，工作人员便可开启该启闭板221A，以进入该炉体21之中清除熔渣。

本发明的金属熔解炉通过利用该蓄热式燃烧系统30来回收该加热炉10内的高温气体，并将该高温气体导入该预热螺杆42、42A之中对该等片状或颗粒状金属材料进行预热的方式，可大幅缩短后续熔化至液态所需的时间。且如此一来，从前端先将金属材料投入入料装置40、40A预热，再送入熔炉20内加热熔化，其至后端将液态金属注入模具以成形金属制品，整体过程及步骤不但省时、流畅，且可以连续地进行，更由于不用将液态金属以倾倒方式注入模具，故在使用上可以具有较高的安全性。

Claims (10)

1.一种金属熔解炉，其包括一加热炉、一熔炉、一蓄热式燃烧系统、一入料装置以及一循环抽浆给汤装置，其中：

加热炉内部形成有一加热室；

熔炉架设于该加热炉上，该熔炉包含一炉体与一盖板，该炉体置入该加热炉的加热室中，该盖板覆盖于该炉体顶面而封闭该炉体；

蓄热式燃烧系统包含一蓄热室、至少一对燃烧器、至少一对蓄热体与至少一排气管，该蓄热室与该加热室相连通，该燃烧器设于该蓄热室中，且交互地对该加热炉的加热室进行加热，该蓄热体分别设在该燃烧器上，该排气管一端的进气端与该燃烧器相接，排气管另一端的排气端延伸至该蓄热室的外部；

入料装置包含一进料管、一预热螺杆与一进料桶，该进料管的一进料端与该炉体相连通，该预热螺杆可转动地沿轴向穿设于该进料管内部，该预热螺杆具有一排气管与一螺旋叶片，该排气管一端的进气端与该蓄热式燃烧系统的排气管的排气端相连通，该排气管的管壁贯穿设有多个排气孔，该螺旋叶片环设于该排气管的外壁面，该进料桶架设于该进料管上并与该进料管内部相通；

循环抽浆给汤装置架设在该熔炉的盖板上，并突伸进入该炉体之中。

2.根据权利要求1所述的金属熔解炉，其中前述入料装置的进料管横向贯穿该加热炉及炉体，该进料管的进料端突伸至该炉体内部。

3.根据权利要求1所述的金属熔解炉，其中前述入料装置的进料管与预热螺杆架设在该熔炉的盖板的上方，该入料装置进一步包括一送料桶与一计量螺杆：该送料桶架设在该熔炉的盖板上，并贯穿该盖板而突伸至该炉体中，该入料装置的进料管的进料端对应并连通该送料桶；该计量螺杆可转动地纵向贯穿并架设于该送料桶中，该计量螺杆具有一可转动的轴杆以及沿该轴杆的轴向环绕设置的螺旋叶片。

4.根据权利要求1至3任一项所述的金属熔解炉，其中前述循环抽浆给汤装置呈中空管体状，其一端的一入料端伸入该给汤区之中。

5.根据权利要求1至3任一项所述的金属熔解炉，其中前述循环抽浆给汤装置为一金属液输送泵。

6.根据权利要求1至3任一项所述的金属熔解炉，其中：

前述熔炉的炉体内部以二个耐热隔板依序隔出一熔解区、一搅拌区与一给汤区，该耐热隔板上设有多个穿孔，该熔解区与搅拌区相连通，该搅拌区进一步与该给汤区相连通，该熔解区与给汤区不直接相互连通，前述入料装置的进料管的进料端连通该炉体的熔解区，前述循环抽浆给汤装置突伸于该炉体的给汤区之中；

该金属熔解炉进一步在该熔炉的盖板上对应炉体的搅拌区处架设一可转动的搅拌棒，该搅拌棒的一内端伸入该搅拌区之中，该搅拌棒的内端处设有至少一叶轮。

7.根据权利要求6所述的金属熔解炉，其中前述熔炉的盖板上进一步设有一可选择性开启或关闭的启闭板。

8.根据权利要求7所述的金属熔解炉，其中前述蓄热式燃烧系统进一步包含至少一切换阀，该切换阀于一壳体上环设有一进气口、一排气口、一第一导气口与一第二导气口，该进气口与排气口相对设置，且该排气口与该排气管相连通，该第一导气口与第二导气口相对设置，且第一导气口与第二导气口分别位于该进气口与排气口的两侧之间，又，该第一导气口与第二导气口分别连接该二个燃烧器，另，该切换阀的壳体内设有一可转动的切换转盘，该切换转盘将该壳体内部分隔为两个空间。

9.根据权利要求8所述的金属熔解炉，其进一步包括一隔板，该隔板设在该加热炉的加热室中，且位在两燃烧器之间，该隔板的两侧边分别抵靠该加热炉的内壁面以及该炉体的外壁面。

10.一种金属熔解方法，其利用根据权利要求1至9任一项所述的金属熔解炉来进行，其中：该金属熔解炉的蓄热式燃烧系统的排气管将加热炉的加热室内的高温气体导入蓄热室和入料装置的预热螺杆的排气管中，对该进料管内的金属材料进行加热；该预热螺杆推送预热后的金属材料进入熔炉的炉体内进一步加热熔化为液态。

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