CN107774936A - 一种带有精炼室的熔化炉的改进结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有精炼室的熔化炉的改进结构，包括炉外壳、炉内壳和电加热层，炉内壳内部有挡板，挡板将炉内壳的内部分为熔化室和精炼室，炉外壳上方设置有加料管，炉外壳的外侧设置有连接管、排料管、第一进气管、第二进气管、第二排气管和第一排气管和输送管，输送管内设置有输送轴，输送轴贯穿输送管端面至外部空间且连接有驱动装置，围绕输送轴设置有螺旋叶片。本发明设置了改进了加料方式，可以一边对工件进行预热一边输送至熔化室中，设置了精炼室和铸件箱，通过往精炼室中的铝液中通入混合气体，达到除去铝液中的氧化铝和氢气，提高铝液的质量，铸件箱保证浇铸过程中铝液不会与空气接触，还设置有尾气净化装置，改善了工作环境。

Description

一种带有精炼室的熔化炉的改进结构

技术领域

本发明涉及一种冶金装置，具体涉及一种带有精炼室的熔化炉的改进结构。

背景技术

门窗作为人们日常生活中经常接触到的物品，不仅起着遮风挡雨、隔热、隔声、采光、通风等作用，而且还是建筑造型的重要组成部分，它们的形状、尺寸、色彩、造型等对建筑物的整体造型都有很重要的影响。随着人们生活水平的提高，人们对门窗的需求量越来越大，对门窗的要求也越来越多样化。

铝合金门窗是门窗的一个重要分支，铝合金门窗是指采用铝合金挤压型材为框、梃、扇料制作的门窗。铝合金门窗因具有美观、密封、强度高等特点得到广泛的应用。铝合金门窗的型材和玻璃款式分为格条款式和花玻款式，其中，格条款式以铝材厚、款式沉稳为主要特色，花玻款式以铝材造型多样、款式活泼为主要特色，款式有花格、冰雕、浅雕、晶贝等。

铝合金门窗生产工艺流程中第一道工序就是下料，通过下料可以得到所需要的铝合金框料和扇料，然而，无论下料的装置有多精确和高端，都会产生很多废弃的边角料，对于一个工厂来说，这些废弃的边角料如果直接扔掉将造成巨量的损失，现在很多企业都选择想办法高效的回收这些废弃的边角料从而降低铝合金门窗的生产成本以达到提升自己产品竞争力的目的。

回收铝合金废料的第一步需要融化这些铝合金废料，所用的设备为熔化炉，熔化炉能很好地满足铝合金熔化工艺。但是，一方面，传统的熔化炉在预热金属时都采用单独设置预热炉进行预热，预热完成后再将预热后的工件取出并加入至熔化炉中，这样做不仅增加了操作人员的工作量，而且也增加热能消耗，使得生产效率低；另一方面，传统的熔化炉只拥有融化铝合金的功能，在进料、熔化和浇铸过程中铝合金会与空气中的氧气和氢气接触，使得到的铸件拥有气孔、夹杂、疏松等缺陷，直接影响铝合金铸件的物理性能、力学性能和使用性能，如果铝合金铸件质量低，无论后续的铸造工艺多么先进，最初存在于铝合金铸件中的缺陷仍会存在，难以消除。

发明内容

本发明所要解决的技术问题针对传统熔化炉的缺点，提供一种带有精炼室的熔化炉的改进结构，解决传统熔化炉需要额外设置预热炉导致生产效率低、加工过程中铝液接触空气、不具备精炼作用而导致铝合金铸件质量低的问题。

本发明通过下述技术方案实现：一种带有精炼室的熔化炉的改进结构，包括炉外壳和加料管，所述炉外壳内侧设置有炉内壳，炉外壳与炉内壳之间设置有电加热层，炉内壳内部设置有挡板，所述挡板将炉内壳的内部空间分为两部分，其中上部分为熔化室，下部分为精炼室，炉外壳的外侧设置有连接管、排料管、第一进气管、第二进气管、第一排气管、第二排气管和输送管，其中，所述连接管连通熔化室和精炼室，还包括铸件箱，排料管连通铸件箱和精炼室，第一进气管连通外部空间、熔化室和精炼室，第二进气管连通外部空间和精炼室，第一排气管连通外部空间和熔化室，所述输送管贯穿炉外壳侧面至熔化室中，输送管一端与熔化室连通，另一端的端面封闭，输送管外侧上方连接加料管，所述加料管连通外部空间和输送管内部，输送管内设置有输送轴，所述输送轴贯穿输送管端面至外部空间且连接有驱动装置，围绕输送轴设置有螺旋叶片。现有技术为了解决待熔化工件预热问题，一般专门设置预热炉，预热炉需要单独加热，浪费能源，并且从预热炉中将预热好的工件取出后，由于工件是金属，会以较快的速度散热，传统方法需要操作人员从预热炉中取出工件并将工件放入熔化炉，降低了生产效率，本装置改进了加料方式，能够一边预热一边输送工件，当工件进入熔化室时已经在输送管中预热完成了，节省了工艺时间，减少了工人的操作量；另一方面，在进料、预热、熔化、浇铸阶段铝合金工件或铝液会接触氧气而导致铝合金铸件质量低，即使后续工艺如何先进，最初产生的质量缺陷无法得到消除，根据传统熔化炉的缺陷，本装置设置了保护气，在进料、预热、熔化和浇铸阶段都能使工件或者铝液与空气隔绝，加工过程中的保护气为第一道保护，精炼室为第二道保护，通过向精炼室中通入氯气、一氧化碳和氮气的混合气体达到除去铝液中的氧化铝和氢气的目的。使用本装置时，使用本装置时，将第一进气管连通保护气钢瓶，第一排气管连通真空泵，开启连接管，其余各管道关闭，然后通入保护气对熔化室、精炼室和铸件箱内部进行置换，置换完成后，关闭连接管，将第一排气管连通大气或者通入观察油中观察是否有气泡产生，保持熔化炉和铸件箱内保护气的流通，然后开启电加热层，通过设置在熔化室中的温度监测器将熔化室的温度控制在200至300°，之后关闭第一排气管，进一步打开第一进气管角阀，增加保护气的通入量，然后打开加料管，这时保护气从加料管中排出，开启输送管上连接的驱动装置，驱动装置的输出端带动输送轴旋转，从而带动螺旋叶片转动，然后从加料口倒入待熔化的工件至输送管中，待熔化的工件在输送管中被螺旋叶片逐渐输送至熔化室中，由于熔化室具有温度，所以输送管中也具有一定的温度，从待熔化工件表面流过的保护气体将待熔化工件表面蒸发的水蒸气从加料口带出，待熔化的工件在去除掉表面的水蒸气后随着螺旋叶片一边被加热一边进入熔化室内，在整个加料过程中，保护气不仅起到隔绝空气的作用，还使待熔化工件的预热更加充分并且带走了工件表面的水蒸气。当熔化室内堆积部分工件后，继续加热熔化室的温度至600至700°，加料完成后，关闭加料管，开启第一排气管，保持熔化室和铸件箱中有保护气，熔化一部分工件后，开启连接管，使熔化室中熔化完成的铝液流入精炼室中，将第二进气管连通混合气钢瓶，开启第二进气管和第二排气管，向熔化后的铝液中通入混合气体，混合气体中的氯气能与氧化铝发生反应生成氧气和氯化铝，氧气和混合气体中的一氧化碳会生成二氧化碳，从而消除铝液中存在的氧化铝，混合气体中的氮气可以带出吸附于铝液中的氢气，另外，氯化铝在高温下会升华，随混合气体一同排出，如上所述，混合气体可以带出精炼室中铝液中的氧化铝和氢气，达到净化铝液的作用，精炼过后，开启排料管，铝液通过排料管进入到铸件箱中，进行浇铸成型，因为铸件箱中有保护气，使得铝液在隔绝空气的环境下浇铸成型，另外，本装置在熔化室中熔化工件时也有保护气保护，进一步的隔绝了工件与空气接触。

进一步地，还包括尾气净化装置，所述第二排气管连通精炼室和尾气净化装置。因为混合气体中有氯气，所以，部分没有反应的氯气会随着混合气体一起排出到大气中，恶化工作环境，对操作人员的健康造成损伤，对设备也会腐蚀。因此，将第一排气管连接到尾气净化装置中，尾气净化装置中盛有氢氧化钠溶液可以除去氯气，将第一排气管深入到氢氧化钠溶液中除去效果会更好，除去氯气后，将尾气通过第二排气管排入大气中。

进一步地，所述连接管位于熔化室内部的一端设置有滤网，所述排料管位于精炼室内部的一端设置有滤网。设置滤网可以防止未完全熔化的工件堵住连接管和排料管，导致无法连续地浇铸成型。

进一步地，所述驱动装置的输出端与输送轴连接的部分以及所述连接管采用耐高温的绝热材料。熔化室内温度较高，输送轴如果全采用金属材料，会传热至驱动装置导致驱动装置收到损伤，所以驱动装置的输出端与输送轴的连接接部分采用耐高温的绝热材料对驱动装置进行保护，连接管采用耐高温绝热材料的目的是确保铝液从熔化室中流出时不会因为外界空间的低温而导致热量散失。

进一步地，所述第一进气管内设置三通，第一进气管上设置有压力表，所述第二进气管在精炼室内部的一端靠近精炼室底部。设置三通可以使操作人员更好的控制保护气，例如，当熔化室中的铝液已经进入到精炼室中，可以调节三通使保护气不进入熔化室而只通向铸件箱中，设置压力表可以让操作人员知道熔化室内的压力，方面操作人员置换；设置第二进气管的目的在于可以将混合气体直接通入到铝液中，达到更好的除去铝液中的氧化铝和氢气的目的。

进一步地，所述螺旋叶片的边缘与输送管的内壁有间隙，间隙小于螺旋叶片的叶面半径。螺旋叶片的边缘与输送管的内壁必须要有间隙，否则螺旋叶片的边缘和输送管的内侧都会磨损，并且会对驱动装置造成较高的工作负荷，但间隙不能太大，否则螺旋叶片不再具有推动待熔化工件进入熔化室的功能。

进一步地，所述炉外壳上方设置有驱动装置，所述驱动装置的输出端连接有转动轴，所述转动轴贯穿炉外壳至精炼室中，转动轴在挡板上方的部分连接有第一搅拌桨，转动轴底端连接有第二搅拌桨。通过搅拌可以更加快捷地熔化工件，提高熔化室的工作效率，精炼室中的第二搅拌桨可以使混合气体与铝液充分接触从而提高精炼效果。

进一步地，所述第一搅拌桨的长度为熔化室半径的四分之三。通过生产实践发现，搅拌桨的长度为熔化室半径的四分之三时，熔化室的工作效率最高，即连接转动轴的驱动装置能以最小的工作负荷对熔化室内的工件进行最均匀的搅拌。

进一步地，所述第二搅拌桨的长度为第一搅拌桨长度的三分之二。通过生产实践发现，第二搅拌桨的长度为第一搅拌桨长度的三分之二时，精炼室内的搅拌效果最佳，因为精炼室并不需要非常剧烈的搅拌，其目的主要是为了使混合气体与铝液反应更充分。

进一步地，所述驱动装置的输出端与转动轴连接的部分为耐高温的绝热材料。这样设置的目的同样也是为了保护连接转动轴的驱动装置，使其不会因为转动轴传导的温度而产生损伤。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明改变了进料方式，使传统意义上的进料管具备了预热待熔化的工件的功能，减少了操作人员的工作负担，节省了熔化时间，节约了热能，提高了生产效率；

2、本发明设置了精炼室，通过往精炼室中的铝液中通入混合气体，达到除去铝液中的氧化铝和氢气，提高了铝液的质量，有利于后续工艺；

3、本发明通过设置保护气和铸件箱，阻止铸件在进料、预热、熔化和浇铸过程中与空气接触，在进料、预热、熔化和浇铸阶段都防止了铸件因氧化以及与水蒸气接触所导致的铸件质量低的问题；

4、本发明设计了尾气处理装置，能够有效除去氯气，避免其通入大气中对操作人员和机械设备造成损害；

5、本发明通过生产实践，发现当搅拌桨的长度为熔化室半径的四分之三时，驱动装置能以较小的工作负荷达到更好的搅拌，进一步提升了熔化炉的工作效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明半剖面的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1- 炉外壳，2-炉内壳，3-电加热层，4-连接管，5-第二排气管，6-尾气净化装置，7-螺旋叶片，8-输送轴，9-输送管，10-加料管，11-排料管，12-第二进气管，13-第一进气管，14-第一排气管，15-转动轴。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，本发明为一种带有精炼室的熔化炉的改进结构，包括炉外壳1和加料管10，所述炉外壳1内侧设置有炉内壳2，炉外壳1与炉内壳2之间设置有电加热层3，炉内壳2内部设置有挡板，所述挡板将炉内壳2的内部空间分为两部分，其中上部分为熔化室，下部分为精炼室，炉外壳1的外侧设置有连接管4、排料管11、第一进气管13、第二进气管12、第一排气管14、第二排气管5和输送管9，其中，所述连接管4连通熔化室和精炼室，还包括铸件箱，排料管11连通铸件箱和精炼室，第一进气管13连通外部空间、熔化室和精炼室，第二进气管12连通外部空间和精炼室，第一排气管14连通外部空间和熔化室，所述输送管9贯穿炉外壳1侧面至熔化室中，输送管9一端与熔化室连通，另一端的端面封闭，输送管9外侧上方连接加料管10，所述加料管10连通外部空间和输送管9内部，输送管9内设置有输送轴8，所述输送轴8贯穿输送管9端面至外部空间且连接有驱动装置，围绕输送轴8设置有螺旋叶片7。进一步地，还包括尾气净化装置6，所述第二排气管5连通精炼室和尾气净化装置6。进一步地，所述连接管4位于熔化室内部的一端设置有滤网，所述排料管11位于精炼室内部的一端设置有滤网。进一步地，所述驱动装置的输出端与输送轴8连接的部分以及所述连接管4采用耐高温的绝热材料。进一步地，所述第一进气管13内设置三通，第一进气管13上设置有压力表，所述第二进气管12在精炼室内部的一端靠近精炼室底部。进一步地，所述螺旋叶片7的边缘与输送管9的内壁有间隙，间隙小于螺旋叶片7的叶面半径。进一步地，所述炉外壳1上方设置有驱动装置，所述驱动装置的输出端连接有转动轴15，所述转动轴15贯穿炉外壳1至精炼室中，转动轴15在挡板上方的部分连接有第一搅拌桨，转动轴15底端连接有第二搅拌桨。进一步地，所述第一搅拌桨的长度为熔化室半径的四分之三。进一步地，所述第二搅拌桨的长度为第一搅拌桨长度的三分之二。进一步地，所述驱动装置的输出端与转动轴15连接的部分为耐高温的绝热材料。使用本装置时，首先使用氮气置换熔化室、精炼室和铸件箱内的空气，开启电加热层3，通过设置在熔化室中的温度监测器将熔化室的温度升至200至300°，然后开启输送管9上连接的电机，电机的输出端通过输送轴8带动螺旋叶片7转动，加大氮气的进气量，关闭第一排气管14，打开加料管10，使得气体从加料管10排出，将待熔化的工件从加料管10倒入输送管9中，待熔化的工件在输送管9中被螺旋叶片7逐渐输送至熔化室中，待熔化的工件在输送管9中逐渐被加热后落入熔化室内，当熔化室内堆积部分经过预热的工件后，开启位于炉外壳1上方的电机，电机通过转动轴8带动第一搅拌桨和第二搅拌桨开始搅拌，加料完毕后，关闭加料管7，开启第一排气管12，保持氮气在熔化室和铸件箱中流通即可，之后继续加热熔化室的温度至600至700°，此时熔化室底部堆积的工件随着搅拌逐渐熔化，加料完毕后，关闭加料管10，开启第一排气管14，使氮气从第一进气管13进入熔化室和铸件箱中，降低氮气的通入量，保持氮气在熔化室和铸件箱中流通即可，熔化完成后，开启连接管4，铝液进入精炼室中并被第二搅拌桨搅动，开启第二进气管12，向铝液中通入混合气体，混合气体的比例为氮气：氯气：一氧化碳为8:1:1，混合气体与精炼室中的铝液反应，除去铝液中的氧化铝和氢气后，尾气通过第二排气管5进入到尾气净化装置6中，通过与氢氧化钠溶液反应除掉氯气后再进入大气，之后开启排料管11对位于铸件箱中的模具浇铸成件，铸件过程中，调整第一进气管13内的三通，使氮气不经过熔化室而直接进入铸件箱中，对浇铸过程起到保护作用，氮气从铸件箱上设置的排气管中进入大气。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有精炼室的熔化炉的改进结构，包括炉外壳（1）和加料管（10），所述炉外壳（1）内侧设置有炉内壳（2），炉外壳（1）与炉内壳（2）之间设置有电加热层（3），其特征在于，炉内壳（2）内部设置有挡板，所述挡板将炉内壳（2）的内部空间分为两部分，其中上部分为熔化室，下部分为精炼室，炉外壳（1）的外侧设置有连接管（4）、排料管（11）、第一进气管（13）、第二进气管（12）、第一排气管（14）、第二排气管（5）和输送管（9），其中，所述连接管（4）连通熔化室和精炼室，还包括铸件箱，排料管（11）连通铸件箱和精炼室，第一进气管（13）连通外部空间、熔化室和精炼室，第二进气管（12）连通外部空间和精炼室，第一排气管（14）连通外部空间和熔化室，所述输送管（9）贯穿炉外壳（1）侧面至熔化室中，输送管（9）一端与熔化室连通，另一端的端面封闭，输送管（9）外侧上方连接加料管（10），所述加料管（10）连通外部空间和输送管（9）内部，输送管（9）内设置有输送轴（8），所述输送轴（8）贯穿输送管（9）端面至外部空间且连接有驱动装置，围绕输送轴（8）设置有螺旋叶片（7）。

2.根据权利要求1所述的一种带有精炼室的熔化炉的改进结构，其特征在于，还包括尾气净化装置（6），所述第二排气管（5）连通精炼室和尾气净化装置（6）。

3.根据权利要求1所述的一种带有精炼室的熔化炉的改进结构，其特征在于，所述连接管（4）位于熔化室内部的一端设置有滤网，所述排料管（11）位于精炼室内部的一端设置有滤网。

4.根据权利要求1所述的一种带有精炼室的熔化炉的改进结构，其特征在于，所述驱动装置的输出端与输送轴（8）连接的部分以及所述连接管（4）采用耐高温的绝热材料。

5.根据权利要求1所述的一种带有精炼室的熔化炉的改进结构，其特征在于，所述第一进气管（13）内设置三通，第一进气管（13）上设置有压力表，所述第二进气管（12）在精炼室内部的一端靠近精炼室底部。

6.根据权利要求1所述的一种带有精炼室的熔化炉的改进结构，其特征在于，所述螺旋叶片（7）的边缘与输送管（9）的内壁有间隙，间隙小于螺旋叶片（7）的叶面半径。

7.根据权利要求1所述的一种带有精炼室的熔化炉的改进结构，其特征在于，所述炉外壳（1）上方设置有驱动装置，所述驱动装置的输出端连接有转动轴（15），所述转动轴（15）贯穿炉外壳（1）至精炼室中，转动轴（15）在挡板上方的部分连接有第一搅拌桨，转动轴（15）底端连接有第二搅拌桨。

8.根据权利要求7所述的一种带有精炼室的熔化炉的改进结构，其特征在于，所述第一搅拌桨的长度为熔化室半径的四分之三。

9.根据权利要求7所述的一种带有精炼室的熔化炉的改进结构，其特征在于，所述第二搅拌桨的长度为第一搅拌桨长度的三分之二。

10.根据权利要求7所述的一种带有精炼室的熔化炉的改进结构，其特征在于，所述驱动装置的输出端与转动轴（15）连接的部分为耐高温的绝热材料。