CN104654783B - 一种上部浸入式加热熔化保温炉 - Google Patents

Abstract

本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉涉及一种加热熔化保温炉。其目的是为了提供一种能耗低、热转化率高，所用安全方便，且故障率低的上部浸入式加热熔化保温炉。本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉，包括：炉体、炉盖、加热器；所述炉体内腔包括加热区、加料区、出料区三个腔室，其中加料区、出料区分别与加热区相连通；所述炉盖内嵌于所述加热区的开口处，于所述炉盖的顶部还开有竖直通孔，所述加热器嵌置于所述竖直通孔处，且加热器的加热部位伸入所述加热区的内腔。

Description

一种上部浸入式加热熔化保温炉

技术领域

本发明涉及一种加热熔化保温炉，特别是涉及一种主要用于低熔点有色金属及其合金冶炼的加热熔化保温炉。

背景技术

有色金属加热炉是热浸镀、压铸行业对铝、锌及其合金进行熔化、保温、净化的核心设备，其每年消耗的铝、锌分别占国内铝、锌消耗总量的35％和50％。目前我国有色金属传统加热炉大多采用铁坩埚外加热方式，存在坩埚腐蚀剧烈、能耗高、环境污染严重、资源利用率低等问题，特别是由于锌–铁、铝–铁反应形成大量熔渣，造成有色金属损耗大、熔液及最终产品质量低下等问题，影响国内热浸镀、热压铸行业的市场竞争力。少数厂家使用石墨坩埚外加热的设备与工艺，虽然改善产品质量，但同样存在能耗高，坩埚烧损严重、坩埚费用高，更换坩埚时间长、需停产等一系列缺点。

近年来，出现的陶瓷坩埚内加热技术成为有色金属加热方式的研究热点，它采用内加热器在陶瓷坩埚内加热熔化所需金属，彻底克服了上述缺点。但该技术的主要瓶颈在于内加热器套管寿命较短，且不稳定。目前国内外研发的Sialon陶瓷、石英、氮化铝和反应烧结氮化硅等，均存在寿命短、热导率低、成本高和不耐热冲击等问题，严重限制了该技术的推广应用。SiC/C复合材料制成的保护管热震性能优越，但不耐高温氧化，正常使用寿命仍然不长。

现有报道的底部浸入式加热有色金属加热炉，即，将加热系统从炉底部插入炉中，这种方式在保护套管损坏时容易发生漏液的事故，更换加热系统时需要将整炉的熔融金属放出，耗时耗能，操作非常不便。

发明内容

本发明主要要解决的技术问题是提供一种能耗低、热转化率高，使用安全方便，且故障率低的上部浸入式加热熔化保温炉。

本发明进一步要解决的技术问题是提供一种能够有效防止炉盖下滑，且在最大限度上降低热损的上部浸入式加热熔化保温炉。

本发明进一步要解决的技术问题是提供一种能够防止在加料过程中对炉体造成损害的上部浸入式加热熔化保温炉。

本发明进一步要解决的技术问题是提供一种能够具备智能断电、智能提醒、智能系统保护功能的上部浸入式加热熔化保温炉。

本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉，包括：炉体、炉盖、加热器；所述炉体内腔包括加热区、加料区、出料区三个腔室，其中加料区、出料区分别与加热区相连通；所述炉盖内嵌于所述加热区的开口处，于所述炉盖的顶部还开有竖直通孔，所述加热器嵌置于所述竖直通孔处，且加热器的加热部位伸入所述加热区的内腔；于所述加热器与炉盖顶端的竖直通孔内壁之间留有间隙，且该间隙内填充有含碳颗粒。。

本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉，其中所述加热区的开口处开有内台阶凹槽；所述炉盖的横截面与所述内台阶凹槽相适应，所述炉盖内嵌于所述内台阶凹槽内并落座在内台阶凹槽的内台阶上。

本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉，其中所述炉体的炉壁包括三层结构，其中内层结构为耐火浇注料材料，中层结构为保温砖，外层结构为纤维板；所述炉体的三个腔室中，所述加料区与出料区由密封挡板完全隔离，所述加料区与加热区、出料区与加热区分别通过栅栏板隔开。

本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉，其中于所述加料区的底部设置有可拆卸铁板。

本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉，其中所述炉盖包括两层结构，其中下层结构为耐火浇注料材料，上层结构为钢板。

本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉，其中所述加热器包括保护套管以及布置于保护套管内的电热元件、漏液探测装置、测温热电偶；所述保护套管的顶端还固定设置有法兰盘，所述保护套管的底端穿过所述炉盖顶端的通孔并通过法兰盘悬吊固定于所述炉盖顶端的通孔处；上部浸入式加热熔化保温炉还包括一个电控柜，所述加热器与所述电控柜通过导线相连接。

本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉，其中于所述炉体顶部、出料区附近开有一小孔，于该小孔内插入一个测温热电偶；该测温热电偶与所述电控柜相连接。

本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉，其中于所述炉体加料区、出料区的开口处分别覆盖有轻质保温盖。

本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉与现有技术相比的区别在于：本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉将加热器浸入保温炉加热区内腔，相较于传统的底部外加热以及底部内加热的加热方式而言，本发明中的加热器直接将热量释放在加热区内腔，再加上炉盖的密封，基本不会产生热损，因此热转化率高，节能减排。另外本发明浸入式加热的方式避免了对炉体的直接灼烧，有效延长了炉体的使用寿命。

本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉中加热区的开口处开有内台阶凹槽，炉盖盖和在该内台阶凹槽内，从而炉体内加热区的热量被深埋在炉体内而无法与外界进行热交换，在最大程度上降低了热损。另外之所以设置内台阶凹槽，其目的是为了将炉盖的重量全部由炉体承载，避免了炉盖因过重而造成的下滑，保证了作业安全。

本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉中于所述加料区的底部设置有可拆卸铁板，在加料时物料首先落至铁板，然后再进入加热区。相较于传统的没有铁板防护的加热熔化保温炉而言，本发明避免了物料对炉体形成直接冲击，延长了炉体寿命。另外，本发明中于所述加料区的底部设置的铁板是可拆卸更换的，也就是说即使铁板因物料的冲击而损坏，也仅仅需要进行铁板的更换即可，降低了维修成本和维修难度。另外，本发明中，加热器发生损坏需要更换时，只需从炉盖上部将损坏的加热器抽出，更换成新加热器，而无需将炉内熔融金属排空，省时方便。

本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉中加热器、测温热电偶分别与电控柜相连，从而实现了整个保温炉的智能化检测、智能化控制以及智能化保护的功能，有效减少了保温炉因过载而造成的故障。

下面结合附图对本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉作进一步地说明。

附图说明

图1为本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉的俯视图；

图2为图1中A-A截面的截面图；

图3为本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉的分解图。

具体实施方式

如图1～3所示，本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉包括：炉体1、炉盖5、加热器6、电控柜。

炉体1的炉壁包括三层结构，其中内层结构11为整体浇铸成型的耐火材料，中层结构12为保温砖，外层结构13为纤维板，如此三层结构设计不仅提高了炉体1的耐腐蚀性，也降低了热量的损耗。炉体内腔包括加料区2、出料区3、加热区4三个腔室，其中：

——加料区2与出料区3由密封挡板完全隔离，目的是防止因新加入的物料与出料区的金属液混合而导致出料区金属液的温度的降低；

——加料区2与加热区4、出料区3与加热区4分别通过栅栏板隔开；

——于加料区2的底部设置有可拆卸铁板，在加料时物料首先落至铁板，然后再进入加热区4，相较于传统的没有铁板防护的加热熔化保温炉而言，本发明避免了物料对炉体形成直接冲击，延长了炉体寿命；另外，本发明中于加料区2的底部设置的铁板是可拆卸更换的，也就是说即使铁板因物料的冲击而损坏，也仅仅需要进行铁板的更换即可，降低了维修成本和维修难度；

——于加热区4的开口处开有内台阶凹槽41，内台阶凹槽41用于与炉盖5装配。

另外，于炉壁顶部、出料区3附近还开有一小孔14，于该小孔14内插入一个测温热电偶用于测量出料区内腔的温度，该测温热电偶通过导线与电控柜相连接并向电控柜输送温度数据。

炉盖5包括两层结构，其中下层结构51为耐火浇注料材料，上层结构52为钢板，且于炉盖5的顶部还开有三个竖直通孔51。炉盖5的横截面与内台阶凹槽41相适应，炉盖5内嵌于内台阶凹槽41内并落座在内台阶凹槽41的内台阶42上，从而炉体内腔加热区4的热量被深埋在炉体1内而无法与外界进行热交换，在最大程度上降低了热损。另外之所以设置内台阶凹槽41，其目的是为了将炉盖5的重量全部由炉体1承载，避免了炉盖5因过重而造成的下滑，保证了作业安全。

加热器6包括SiC/C复合材料制成的保护套管61以及布置于保护套管内的电热元件62、漏液探测装置、测温热电偶63，其中电热元件62通电后用于产生热量，漏液探测装置用于探测保护套管是否渗入了金属液，以判断保护套管是否损坏，测温热电偶63用于探测保护套管61内的温度。保护套管61的顶端还固定设置有法兰盘64，加热器6通过法兰盘64悬吊固定于炉盖顶端的通孔53处，此时保护套管61的底端完全穿过炉盖顶端的通孔53并伸入加热区4。加热器6与电控柜通过导线相连。考虑到加热器6有可能需要维修，为了能够顺利将加热器6从炉盖竖直通孔53内拔出，保护套管61外壁和竖直通孔53内壁之间应留有不小于10mm的间隙。

由于加料区2、出料区3均与加热区4相连通，因此加热区4的部分热量会通过该两个区域向外散失，而加料区2、出料区3又需要不断地进行加料和出料操作，所以不宜采用柱塞式封闭，故本发明于炉体加料区2、出料区3的开口处分别覆盖有轻质耐高温保温盖，如石棉被。

本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉的工作过程为：

1)首先进行冷启动，将固态金属熔化后浇入炉内(或将固态金属放置在炉内，用燃气火焰加热至熔化)；

2)通过电控柜开启加热器通电工作；加热器中电热元件62产生的热量汇集于加热区4内，熔融金属温度上升，开启自动控温功能；

3)向加料区内投入固态金属物料，固态金属熔化，炉内熔融金属液面上升超过炉盖底面位置；

4)向加热器与炉盖竖直孔的间隙中填塞含碳的颗粒；最下层的含碳颗粒因漂浮在金属液面上而不会掉进加热区，此时加热区形成近似封闭的环境，含碳颗粒与该封闭环境内的氧气发生反应，从而该封闭环境处于低氧或还原气氛中，从而加热器的保护套不会被氧化，服役寿命得以延长；

5)从出料区舀出熔融金属用于铸造成型；等液面下降至炉盖底面位置时，向加料区内加入金属物料。

其中在上述工作过程中，当工人目测发现金属液面低于炉盖底面时，则工人应当加入金属物料以保持金属液面的高度；当漏液探测装置探测到有金属液渗入保护套管内，则表明保护套管损坏需要更换，此时电控柜会主动切断电源，防止发生漏电触电事故；如果加热器中的测温热电偶或小孔内的测温热电偶探测到的温度高于预设值时，则电控柜会自动调低电热元件的电流值并发出警报声。

下表为本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉在铝压铸行业进行试验冶炼后，与现有技术的数据对比：

通过上表可以看出本发明一种上部浸入式加热熔化保温炉将加热器浸入保温炉加热区内腔，相较于传统的底部外加热以及底部内加热的加热方式而言，本发明中的加热器直接将热量释放在加热区内腔，再加上炉盖的密封，基本不会产生热损，因此热转化率高，节能减排。另外本发明浸入式加热的方式避免了对炉体的直接灼烧，有效延长了炉体的使用寿命。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种上部浸入式加热熔化保温炉，包括：炉体、炉盖、加热器；其特征在于：所述炉体内腔包括加热区、加料区、出料区三个腔室，其中加料区、出料区分别与加热区相连通；所述炉盖内嵌于所述加热区的开口处，于所述炉盖的顶部还开有竖直通孔，所述加热器嵌置于所述竖直通孔处，且加热器的加热部位伸入所述加热区的内腔；于所述加热器与炉盖顶端的竖直通孔内壁之间留有间隙，且该间隙内填充有含碳颗粒。

2.根据权利要求1所述的一种上部浸入式加热熔化保温炉，其特征在于：所述加热区的开口处开有内台阶凹槽；所述炉盖的横截面与所述内台阶凹槽相适应，所述炉盖内嵌于所述内台阶凹槽内并落座在内台阶凹槽的内台阶上。

3.根据权利要求1所述的一种上部浸入式加热熔化保温炉，其特征在于：所述炉体的炉壁包括三层结构，其中内层结构为耐火浇注料材料，中层结构为保温砖，外层结构为纤维板；所述炉体内腔的三个腔室中，所述加料区与出料区由密封挡板完全隔离，所述加料区与加热区、出料区与加热区分别通过栅栏板隔开。

4.根据权利要求3所述的一种上部浸入式加热熔化保温炉，其特征在于：于所述加料区的底部设置有可拆卸铁板。

5.根据权利要求1所述的一种上部浸入式加热熔化保温炉，其特征在于：所述炉盖包括两层结构，其中下层结构为耐火浇注料材料，上层结构为钢板。

6.根据权利要求1所述的一种上部浸入式加热熔化保温炉，其特征在于：所述加热器包括保护套管以及布置于保护套管内的电热元件、漏液探测装置、测温热电偶；所述保护套管的顶端固定设置有法兰盘，所述保护套管底端穿过所述炉盖顶端的竖直通孔并通过法兰盘悬吊固定于所述炉盖顶端的通孔处；上部浸入式加热熔化保温炉还包括一个电控柜，所述加热器与所述电控柜通过导线相连接。

7.根据权利要求6所述的一种上部浸入式加热熔化保温炉，其特征在于：于所述炉体顶部、出料区附近开有一小孔，于该小孔内插入一个测温热电偶；该测温热电偶与所述电控柜相连接。

8.根据权利要求1所述的一种上部浸入式加热熔化保温炉，其特征在于：于所述炉体加料区、出料区的开口处分别覆盖有轻质保温盖。