CN103231041A - 纳米保温结晶装置及有色金属节能气化炉 - Google Patents
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Abstract
一种纳米保温结晶装置及有色金属节能气化炉，属于有色金属熔化炉设备领域。包括基座（1），其特征在于：基座（1）上部设置若干滑槽（2），滑槽（2）之间设置U型板（4）和成型板（5），U型板（4）设置U型槽（8），纳米保温材料制作的U型板一侧与熔化的液态有色金属相接触，液态有色金属依次通过U型槽（8）和结晶孔（3），降温结晶为有色金属丝。由于纳米保温材质的U型板的保温性能好，使得液态在流经结晶装置时降温速度变慢，形成的固态金属较为柔软，为进行下一道工序（如拉丝）打好了基础。采用本装置的有色金属节能气化炉，节约了能源，熔化拉丝成本低，成品率高，质量稳定。
Description
技术领域
本发明提供一种纳米保温结晶装置以及采用该结晶装置的有色金属节能气化炉，属于有色金属熔化炉设备领域。
背景技术
现有的有色金属熔化炉结晶装置，材料大都使用铁材或钢材且结晶装置与炉体相连，直接在炉体出料前的钢板或铁板上裁出U型槽的形状，有色金属在炉内熔化完全后通过U型钢材（或铁材）结晶装置时快速降温，结晶成固体有色金属，从而完成结晶过程。
中国专利申请CN201110100831.2公开了一种铝合金复合铸锭的连铸方法及其装置，属于铝合金铸造技术领域，装置包括分体结晶器、合金液分配器、热顶板和引锭，其中引锭的上方固定连接两个挡板，每个挡板上方与冷却板连接；两个冷却板将分体结晶器内部分为芯材熔体腔和表材熔体腔；方法为：将待复合的两种合金分别熔炼、精炼、静置；向冷却板水腔和水箱内通入冷却水并保持水流动；将芯材合金液导入芯材熔体腔；将表材合金液导入表材熔体腔；启动引锭开始铸造。本发明能够确保表材合金液态流动均匀，液面稳定，温度均匀，消除高冷却强度的三角区，确保冷却板下的形成的支撑面沿冷却板水平方向温度均匀，确保复合面的全面冶金结合。其存在的不足是，分体结晶器内部为空腔，大面水箱和侧面水箱完成冷却，其结构复杂，制作困难，使用/维修成本高。
中国专利CN201020631057.9公开了一种用于连铸结晶器铜管加工设备的结晶器铜管分体式成品凹模，它包括有凹模体，该凹模体的中间设置有成型方口，在凹模体的后面于成型方口的两侧对称设置有凹模转动凸弧面，其所述的凸弧面由分体成型的一对活动块经连接螺钉固定连接在凹模体的后面而构成。本实用新型采用分体成型凹模体和活动块，经螺钉连接组合成成品凹模，具有加工工艺简单、加工效率和原材料利用率高、生产成本低的特点。其存在的不足是，该结构适于加工铜管等有色金属管状产品，由于其保温措施不当，容易产生结晶不均匀的问题。
在现有的有色金属熔化拉丝结晶工艺中，使用钢材或铁材制成的结晶装置使得液态有色金属流出时降温速度过快，结晶成的有色金属丝在拉丝过程中容易出现断丝，工人操作难度也会相对增加。而且使用钢材或铁材制成的结晶装置容易腐蚀，使用寿命短，由于这种结晶装置与炉体相连，一体性也造成结晶装置的更换困难，不利于良性生产。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种保证液态有色金属的温度，提高结晶质量，易操作，有效提高了生产效率的纳米保温结晶装置。
本发明的另一目的是，提供一种采用该纳米保温结晶装置，使得熔化拉丝成本低，成品率高，质量稳定，节能的有色金属节能气化炉。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种纳米保温结晶装置，包括基座，其特征在于：基座上部设置若干滑槽，相邻两个滑槽之间设置U型板和成型板，U型板设置U型槽，成型板设置结晶孔，U型板和成型板重叠设置，结晶孔与U型槽相适应，纳米保温材料制作的U型板一侧与熔化的液态有色金属相接触，液态有色金属依次通过U型槽和结晶孔，降温结晶为有色金属丝。
有色金属，例如铝，在熔化炉内熔化为液态，通过液态有色金属通道流进拉丝炉进行拉丝，流出炉体时通过纳米保温结晶装置降温冷却为固体，由于纳米保温材质的U型板的保温性能好，不至于造成与成型板之间传导换热过快，使得液态在流经结晶装置时降温速度变慢，保温效果好，形成的固态金属较为柔软，为进行下一道工序（如拉丝）打好了基础。纳米保温结晶装置采用U型板和成型板分开的分体式结构，便于组装和调整，拆卸方便，可以根据客户要求更改结晶装置的成型板、U型板的大小、厚度以及结晶孔直径等，增强了实用性、生产的多样性。纳米保温材质，可以是纳米级耐热陶瓷，也可是纳米级氧化铝等。
其中：
所述的U型板通过螺栓固定在相邻两个滑槽之间的基座上。U型板既可以卡在滑槽之间，也可以为了增加牢固性，设置螺栓固定。这种设置可以解决普通现有技术中频繁更换带来的停产停车，提高生产的连贯性。
所述的螺栓设置固定板，固定板通过螺栓压紧相邻的两个U型板，螺栓末端固定在滑槽之间。一根螺栓一块固定板，可以通过两端分别固定两个U型板，节约材料，更换U型板时，维护简便。
所述的成型板可以在滑槽内水平移动，结晶孔的相对运动轨迹始终在U型槽范围。保证拉丝质量的同时，可以为了适应不同的拉丝机缠丝机，便于调节相邻两根金属丝之间的距离。
所述的U型板（4）的厚度为15mm。保证降温效果，既要保证液态有色金属进入成型板之前的温度在695°-1500°，又要保证其温度开始下降，从熔点以上开始降温，结晶时的温度，提高拉丝质量。
所述的成型板（5）采用钢板，厚度为20mm。保证温度下降，结晶均匀，提高拉丝质量。
一种采用上述纳米保温结晶装置的有色金属节能气化炉，包括熔化炉和拉丝炉，熔化炉内部设置熔化池，熔化炉一侧设置与之连通的拉丝炉，拉丝炉与熔化池底部设置液态有色金属通道，其特征在于：熔化炉上部设置与拉丝炉相连通的热气通道，拉丝炉的拉丝口设置纳米保护结晶装置，拉丝口的下部固定纳米保护结晶装置的基座，基座高度与拉丝炉的液态有色金属通道的底部一致。
液态有色金属流入拉丝口，其水平高度接近纳米保护结晶装置的结晶孔，热气通道将熔化炉的剩余热气导入拉丝炉进行保温，同时纳米保护结晶装置的U型板也避免散热过快，使得液态在流经结晶装置时降温速度变慢，保温效果好，形成的固态金属较为柔软，为进行下一道工序（如拉丝）打好了基础。该保温措施的设置，节约了能源，熔化拉丝成本低，成品率高，质量稳定。
作为进一步优化：
所述的拉丝炉设置拉丝保温热气通道，拉丝保温热气通道联通熔化炉顶部和拉丝炉的拉丝口。为了进一步保证液态有色金属的温度，将熔化炉顶部的剩余热气导入拉丝炉的拉丝口，与U型板一起保证液态有色金属的温度，进一步提高拉丝质量。
所述的熔化炉设置保温装置，保温装置包括设置在炉壁中的保温材料，保温材料中设置若干真空管。所述的真空管为高铝材质。通过在炉衬和壳体之间使用真空管加纳米绝热材料，可以起到很好的保温效果，有效地减少热量的流失，降低炉内能耗，减小烟气排放，降低环境污染。采用废弃高铝真空管，使废材回收利用，经济环保。
本发明的纳米保温结晶装置所具有的有益效果是：在成型板与液态有色金属接触的一侧设置U型板，由于纳米保温材质的U型板的保温性能好，不至于造成液态有色金属与成型板之间传导换热过快，使得液态有色金属在流经结晶装置时降温速度变慢，保温效果好，形成的固态金属较为柔软，为进行下一道工序（如拉丝）打好了基础。通过其他改进，一体性优化，使得该装置便于更换维修，便于调整结晶拉丝参数和数量，保证液态有色金属的温度，提高结晶质量，易操作，有效提高了生产效率。分体式纳米保温结晶装置解决了传统结晶器造成的液体金属降温快、结晶成的固态金属质地较硬、工人不容易操作等难题，并延长了结晶器的使用寿命。
采用上述装置的有色金属节能气化炉的有益效果是，通过在熔化炉上部设置与拉丝炉相连通的热气通道，拉丝炉的拉丝口设置纳米保护结晶装置，拉丝口的下部固定纳米保护结晶装置的基座，基座高度与拉丝炉的液态有色金属通道的底部一致，热气通道将熔化炉的剩余热气导入拉丝炉进行保温，同时纳米保护结晶装置的U型板也避免散热过快，使得液态在流经结晶装置时降温速度变慢，保温效果好，形成的固态金属较为柔软，为进行下一道工序（如拉丝）打好了基础。该保温措施的设置，节约了能源，熔化拉丝成本低，成品率高，质量稳定。通过整体优化设计，由于气体燃料直接在熔化炉内燃烧对有色金属直接加热，减少了流通散热过程，通过两条热气通道将剩余热气用于拉丝炉保温，提高了热效率；本发明清洁环保，燃烧充分，热效率高，节能，熔化及拉丝结晶成品率高。
附图说明
图1为本发明的纳米保温结晶装置的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明的纳米保温结晶装置的U型板的结构示意图；
图4为本发明的有色金属节能气化炉的结构示意图；
其中：1、基座 2、滑槽 3、结晶孔 4、U型板 5、成型板 6、螺栓 7、固定板 8、U型槽 9、纳米保温结晶装置 10、热气通道 11、炉门 12、炉壁 13、燃气进口 14、熔化池 15、炉床 16、炉底 17、拉丝炉 18、拉丝保温热气通道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
实施例1：
如图1-3所示，基座1上部设置若干滑槽2，相邻两个滑槽2之间设置U型板4和成型板5，U型板4设置U型槽8，成型板5设置结晶孔3，U型板4和成型板5重叠设置，结晶孔3与U型槽8相适应，纳米保温材料制作的U型板4一侧与熔化的液态有色金属相接触，液态有色金属依次通过U型槽8和结晶孔3，降温结晶为有色金属丝。
有色金属，例如铝，在熔化炉内熔化为液态，通过液态有色金属通道流进拉丝炉进行拉丝，流出炉体时通过纳米保温结晶装置降温至695°左右冷却为固体，由于纳米保温材质的U型板4的保温性能好，不至于造成液态有色金属与成型板之间传导换热过快，使得液态有色金属在流经结晶装置时降温速度变慢，保温效果好，形成的固态金属较为柔软，为进行下一道工序（如拉丝）打好了基础。
U型板4通过螺栓6固定在相邻两个滑槽2之间的基座1上。
螺栓6设置固定板7，固定板7通过螺栓6压紧相邻的两个U型板4，螺栓末端固定在滑槽2之间。
成型板5可以在滑槽2内水平移动，结晶孔3的相对运动轨迹始终在U型槽8范围。
U型板4的厚度为15mm。
成型板5采用钢板，厚度为20mm。
实施例2：
如图4所示，采用实施例1的纳米保温结晶装置的有色金属节能气化炉，包括熔化炉和拉丝炉17，熔化炉内部设置熔化池14，熔化炉一侧设置与之连通的拉丝炉17，拉丝炉17与熔化池14底部设置液态有色金属通道，熔化炉上部设置与拉丝炉17相连通的热气通道10，拉丝炉17的拉丝口设置纳米保护结晶装置9，拉丝口的下部固定纳米保护结晶装置9的基座1，基座1高度与拉丝炉17的液态有色金属通道的底部一致。拉丝炉17设置拉丝保温热气通道18，拉丝保温热气通道18联通熔化炉顶部和拉丝炉17的拉丝口。
液态有色金属流入拉丝口，其水平高度接近纳米保护结晶装置9的结晶孔3，热气通道10将熔化炉的剩余热气导入拉丝炉17进行保温，同时纳米保护结晶装置的U型板4也避免散热过快；拉丝保温热气通道18将熔化炉顶部的剩余热气导入拉丝炉17的拉丝口，与U型板4一起保证液态有色金属的温度，进一步提高拉丝质量。
熔化炉和拉丝炉17共用一个炉底16。液态有色金属通道底部设置倾斜的炉床15，使得液态的有色金属方便顺畅地流入拉丝炉17。
熔化炉设置炉门11，熔化炉的炉壁12设置回旋燃烧器，回旋燃烧器外部连接气体燃料与空气混合管。回旋燃烧器包括设置在炉壁12的燃气进口13和喷火嘴，燃气进口13设置在圆柱形熔化池14上方，向下倾斜。气体燃料可以是煤气、天然气、甲烷、乙炔等，燃烧时和空气混合，不产生黑烟和杂质，清洁环保。点燃喷火嘴以后，火焰先向下喷射加热，再上返加热，燃烧充分，提高加热效率。
熔化炉设置保温装置，保温装置包括设置在炉壁12中的保温材料，保温材料中设置若干真空管。真空管为高铝材质。热能从炉壁12向外传递过程中，由于高铝质真空管的设置，热传导的路径和面积明显减少；由于管内为真空状态，杜绝了热量在管内通过对流方式传递，而高铝质真空管本身既阻挡了热量的辐射传递又降低了热量的传导效果，使保温效果更佳，进一步提高节能效果。
实验证明：
由于炉壁保温措施，熔化炉剩余热气在拉丝炉的二次利用，剩余热气在拉丝口的二次利用，以及纳米保护结晶装置9的保温效果，在保证熔化拉丝质量的前提下，整体节能达到30-40%。一次性成品率达到98﹪。
Claims (10)
1.一种纳米保温结晶装置，包括基座（1），其特征在于：基座（1）上部设置若干滑槽（2），相邻两个滑槽（2）之间设置U型板（4）和成型板（5），U型板（4）设置U型槽（8），成型板（5）设置结晶孔（3），U型板（4）和成型板（5）重叠设置，结晶孔（3）与U型槽（8）相适应，纳米保温材料制作的U型板一侧与熔化的液态有色金属相接触，液态有色金属依次通过U型槽（8）和结晶孔（3），降温结晶为有色金属丝。
2.根据权利要求1所述的纳米保温结晶装置，其特征在于：所述的U型板（4）通过螺栓（6）固定在相邻两个滑槽（2）之间的基座（1）上。
3.根据权利要求2所述的纳米保温结晶装置，其特征在于：所述的螺栓（6）设置固定板（7），固定板（7）通过螺栓（6）压紧相邻的两个U型板（4），螺栓末端固定在滑槽（2）之间。
4.根据权利要求1所述的纳米保温结晶装置，其特征在于：所述的成型板（5）可以在滑槽（2）内水平移动，结晶孔（3）的相对运动轨迹始终在U型槽（8）范围。
5.根据权利要求1或2所述的纳米保温结晶装置，其特征在于：所述的U型板（4）的厚度为15mm。
6.根据权利要求1或2所述的纳米保温结晶装置，其特征在于：所述的成型板（5）采用钢板，厚度为20mm。
7.一种采用权利要求1所述纳米保温结晶装置的有色金属节能气化炉，包括熔化炉和拉丝炉（17），熔化炉内部设置熔化池（14），熔化炉一侧设置与之连通的拉丝炉（17），拉丝炉（17）与熔化池（14）底部设置液态有色金属通道，其特征在于：熔化炉上部设置与拉丝炉（17）相连通的热气通道（10），拉丝炉（17）的拉丝口设置纳米保护结晶装置（9），拉丝口的下部固定纳米保护结晶装置（9）的基座（1），基座（1）高度与拉丝炉的液态有色金属通道的底部一致。
8.根据权利要求7所述的有色金属节能气化炉，其特征在于：所述的拉丝炉（17）设置拉丝保温热气通道（18），拉丝保温热气通道（18）联通熔化炉顶部和拉丝炉（17）的拉丝口。
9.根据权利要求7所述的有色金属节能气化炉，其特征在于：所述的熔化炉设置保温装置，保温装置包括设置在炉壁（12）中的保温材料，保温材料中设置若干真空管。
10.根据权利要求7所述的有色金属节能气化炉，其特征在于：所述的真空管为高铝材质。
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