CN111912226A - 一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉,包括炉体外壳、炉体保温层和坩埚等;坩埚的底部设置有出液口,其与炉体外壳外相连,出液口的出口处设置有出液口堵塞;坩埚的顶部开口处设置有坩埚内衬,坩埚内衬和坩埚外壁衬套从内外对坩埚进行柔性保护;坩埚内衬上设置有坩埚内衬法兰,坩埚内衬法兰将坩埚内衬固定,并与炉体外壳连接;炉体外壳的顶部开口处设置有顶盖外壳,顶盖外壳的顶部设置有顶盖外罩,顶盖外壳内通过顶盖保温层法兰设置有顶盖保温层,顶盖保温层设置有加热系统。本发明通过顶部的红外加热管对铝合金进行辐射加热熔炼,适用于大型铝合金锭的快速熔炼,较传统的电阻加热熔炼炉和电磁感应熔炼炉相比具有经济、清洁和高效的优点。
Description
技术领域
本发明属于金属熔炼技术领域,具体涉及一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉。
背景技术
随着近年来高端制造业的快速发展,高性能铝合金的需求也日益提升,国内铝合金的总产量从2013年的868万吨快速增长到2019年的1235万吨,增幅达到了42.2%,随之带来的对铝合金的熔炼需求也急剧增加。同时,随着国家对铝合金生产企业的节能环保要求进一步提升,如《铝合金建筑型材单位产品能源消耗限额》GB 21351-2008规定炉炼炉喂给料的综合能耗需在现有标准上降低6.7%~9.7%等,对铝合金熔炼的低能耗低污染需求愈加严格。目前市面上的主流铝合金熔炼设备主要分为三种:
1.电磁感应加热式。电磁感应加热式的熔炼炉通过将感应线圈包裹整个炉体,通过导电产生的电涡流使得炉体内的铝合金加热熔炼,这种加热方式可以使得加热温度达到900℃,但是具有极大缺点:噪音大、辐射大、能耗极高、环境污染严重,同时对操作人员身体有损。
2.传统电阻丝加热式。传统电阻丝加热式的熔炼炉通过炉体周围布置的加热丝的热阻效应对铝合金进行加热熔炼,这种熔炼方式具有功耗大、升温速率低、效率低等缺点。
3.内置电热管加热式。内置电热管加热式的熔炼炉通过在炉体内置电加热管,实现了对铝合金的快速加热,但是却有着发热管寿命低、易腐蚀漏电的缺点。
综合以上三种现有铝合金熔炼炉而言,都存在着能耗大、污染大、效率低等缺点,这里我们采取一种基于石英灯直接辐射加热的方式实现熔炼炉的高温环境,可极大满足低能耗、无污染的铝合金熔炼需求,其基本原理如下所示:
对于铝合金熔炼而言,必须通过传导、对流、辐射这三种途径之一对铝合金输入热量。相比较而言,辐射传热具有相对较高的效率,并且不同的金属对于不同波长的电磁波具有不同的吸收效果。对于铝合金而言,由于铝合金的最佳吸收波长(铝-铜、铝-硅合金、Al2O3的吸收波长为0.95~2μm、4.2~12μm、1~15μm)正好处于红外波长区域内(0.76~100μm),因此红外辐射波与铝合金恰好具有“匹配吸收”的效应,所以采用红外辐射加热是最优方式。同时,通过在熔炼炉内布置反辐射材料,可以将绝大部分辐射能量集中于铝合金,既实现了高效低能耗又实现了环保、无污染的目标。
目前,世面上还未出现成功的直接辐照加热式铝合金熔炼炉,综上所述,开发一套经济、高效、清洁的基于红外辐射加热技术的铝合金熔炼设备具有重要实用价值与市场前景。
发明内容
本发明提供了一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉,旨在通过直接红外辐射加热技术对炉体内的铝合金进行快速高效加热熔炼,通过熔炼炉顶部的红外加热器对铝合金进行辐射加热熔炼,同时配合温度测量装置与激光测距仪,对熔炼所需能耗进行精确把控,尤其适用于大型铝合金锭的快速熔炼,具有经济、高效、清洁的优点。
本发明采用如下技术方案来实现的:
一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉,包括具有中空腔体且顶部开口的炉体外壳,设置在炉体外壳内的炉体保温层,以及由外至内设置在炉体保温层内的坩埚外壁衬套和坩埚;其中,坩埚的底部设置有出液口,其与炉体外壳外相连,出液口的出口处设置有出液口堵塞;
坩埚的顶部开口处设置有坩埚内衬,坩埚内衬和坩埚外壁衬套从内外对坩埚进行柔性保护;坩埚内衬上设置有坩埚内衬法兰,坩埚内衬法兰将坩埚内衬固定,并与炉体外壳连接;
炉体外壳的顶部开口处设置有顶盖外壳,顶盖外壳的顶部设置有顶盖外罩,顶盖外壳内通过顶盖保温层法兰设置有顶盖保温层,顶盖保温层与顶盖外壳之间设置有玻璃纤维保温层和顶盖上支撑板,顶盖保温层与顶盖外壳之间设置有顶盖保温层立板,顶盖保温层内部的通孔内安装有红外加热管,红外加热管通过石英灯安装夹具对其端部进行装卡固定,且石英灯安装夹具固定在顶盖上支撑板上;炉体外壳的外壁上设置有接线盒,红外加热管的接线整体集中到接线盒内,再通过外部电源线连接。
本发明进一步的改进在于,坩埚的内胆底部采用倾斜坡度设置,出液口位于坩埚内胆底部的最低处。
本发明进一步的改进在于,沿圆周内嵌进炉体保温层内部有若干炉体加强筋板,且炉体加强筋板上下部分分别同炉体外壳内表面上下部分连接。
本发明进一步的改进在于,炉体外壳的底部设置有炉体支座。
本发明进一步的改进在于,坩埚的底部安装有坩埚承重支架,且坩埚承重支架底部与炉体外壳固定。
本发明进一步的改进在于,顶盖外罩上设置有伸入至坩埚内的激光测距仪和温度测量装置,激光测距仪用于测量坩埚内的液面高度变化,温度测量装置用于测量坩埚的内部温度。
本发明进一步的改进在于,顶盖保温层的底面上通过反光板连接杆固定有反光板,反光板连接杆上部固定在顶盖上支撑板上,反光板与红外加热管的加热面平行,并用于反射其光源之坩埚内。
本发明至少具有如下有益的技术效果:
本发明提供的一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉,主要由炉盖、加热系统、熔炼坩埚与炉体四个部分组成。其中,加热系统安装在顶部的炉盖上,通过安装夹具对其进行装卡固定,为熔炼坩埚中的铝合金进行加热熔炼。加热系统中的反光板通过连接杆固定在炉盖的保温层底部,与红外加热管加热面平行,并反射其光源至熔炼坩埚内,极大地提高了该熔炼炉的加热效率。炉体内地温度测量装置测量坩埚内部温度,并进行及时的反馈与控制。激光测距仪测量坩埚内部地液面高度变化,并通过高度变化计算有效容量时间,便于准确计算能耗。
坩埚内衬和坩埚外壁衬套分别从从内外对坩埚进行柔性保护。坩埚内胆底部设计倾斜坡度,最低处设计出液口,出液口联通至炉体外部。当熔炼结束后,打开出液口堵塞,液态熔料可方便安全的流出,大大提高其安全及便捷性。埚承重支架安装在坩埚正下方,底部与炉体外壳固定,一方面固定坩埚底部,一方面支撑坩埚重量,避免炉体底部保温层受力易压坏,影响保温性能。
综上所述,本发明提供的一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉,通过顶部的红外加热管对铝合金进行辐射加热熔炼,同时配合温度测量装置与激光测距仪,对熔炼所需能耗进行精确把控,尤其适用于大型铝合金锭的快速熔炼,较传统的电阻加热熔炼炉和电磁感应熔炼炉相比具有经济、清洁和高效的优点。
附图说明
图1为本发明的结构拆分图。
图2为分发明的结构剖视图。
图3为本发明的结构外观图。
附图标记说明:
1为激光测距仪,2为顶盖外罩,3为玻璃纤维保温层,4为顶盖保温层,5为顶盖保温层立板,6为顶盖保温层法兰,7为坩埚内衬法兰,8为炉体外壳,9为接线盒,10为炉体加强筋板,11为炉体支座,12为温度测量装置,13为石英灯安装夹具,14为顶盖上支撑板,15为顶盖外壳,16为反光板连接杆,17为红外加热管,18为坩埚内衬,19为反光板,20为坩埚外壁衬套,21为坩埚,22为炉体保温层,23为出液口堵塞,24为出液口,25为坩埚承重支架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明提供的一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉,主要由25个部分组成:激光测距仪1、顶盖外罩2、玻璃纤维保温层3、顶盖保温层4、顶盖保温层立板5、顶盖保温层法兰6、坩埚内衬法兰7、炉体外壳8、接线盒9、炉体加强筋板10、炉体支座11、温度测量装置12、石英灯安装夹具13、顶盖上支撑板14、顶盖外壳15、反光板连接杆16、红外加热管17、坩埚内衬18、反光板19、坩埚外壁衬套20、坩埚21、炉体保温层22、出液口堵塞23、出液口24以及坩埚承重支架25。
在该装置中,熔炼炉可分为4大部分:炉盖、加热系统、熔炼坩埚、炉体。其中,炉盖主要由顶盖外罩2、玻璃纤维保温层3、顶盖保温层4、顶盖保温层立板5、顶盖保温层法兰6、顶盖上支撑板14和顶盖外壳15这几部分组成,通过内部的结构连接,构成完整的钣金壳体。加热系统由激光测距仪1、温度测量装置12、红外加热管17、反光板19、石英灯安装夹具13和反光板连接杆16这几部分组成。其中,红外加热管17通过顶盖保温层4内部的通孔进行上下装配,并通过石英灯安装夹具13对其端部进行装卡固定。石英灯安装夹具13固定在顶盖上支撑板14上。反光板连接杆16将反光板19固定在顶盖保温层4底面,上部固定在顶盖上支撑板14上,反光板19与红外加热管17的加热面平行,并反射其光源之坩埚21内,起到提高辐射加热效率的目的。温度测量装置12测量坩埚21的内部温度,激光测距仪1测量坩埚21内的液面高度变化,通过高度变化得出有效熔炼时间,准确计算能耗。
在熔炼坩埚中,坩埚内衬18和坩埚外壁衬套20从内外对坩埚21进行柔性保护。坩埚21内胆底部采用倾斜坡度设计,在最低处设计出液口24,与炉体外部相连。在熔炼结束后,打开出液口堵塞23,液态熔料可方便安全的流出,大大提高安全及便捷性。
在炉体中,坩埚内衬法兰7将坩埚内衬18固定,并与炉体外壳8进行连接。炉体保温层22内部安装坩埚21及坩埚外壁衬套20,炉体加强筋板10沿圆周内嵌进炉体保温层22内部,炉体加强筋板10上下部分分别同炉体外壳8内表面上下部分连接,形成结构完整可靠的炉体支架。炉体支座11同炉体外壳8连接,方便炉体整体移动和吊装。接线盒9可安装温度传感器及相应超温保护等电器件。坩埚承重支架25安装在坩埚21正下方,底部与炉体外壳8固定,一方面固定坩埚底部,一方面支撑坩埚重量,避免炉体底部保温层受力易压坏,影响保温性能。
综上所述,本发明提供的一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉,通过顶部的红外加热管对铝合金进行辐射加热熔炼,同时配合温度测量装置与激光测距仪,对熔炼所需能耗进行精确的把控,尤其适用于大型铝合金锭的快速熔炼,较传统的电阻加热熔炼炉和电磁感应熔炼炉相比具有经济、清洁和高效的优点,属于金属熔炼技术领域下的新型铝合金熔炼设备。
Claims (7)
1.一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉,其特征在于,包括具有中空腔体且顶部开口的炉体外壳(8),设置在炉体外壳(8)内的炉体保温层(22),以及由外至内设置在炉体保温层(22)内的坩埚外壁衬套(20)和坩埚(21);其中,
坩埚(21)的底部设置有出液口(24),其与炉体外壳(8)外相连,出液口(24)的出口处设置有出液口堵塞(23);
坩埚(21)的顶部开口处设置有坩埚内衬(18),坩埚内衬(18)和坩埚外壁衬套(20)从内外对坩埚(21)进行柔性保护;坩埚内衬(18)上设置有坩埚内衬法兰(7),坩埚内衬法兰(7)将坩埚内衬(18)固定,并与炉体外壳(8)连接;
炉体外壳(8)的顶部开口处设置有顶盖外壳(15),顶盖外壳(15)的顶部设置有顶盖外罩(2),顶盖外壳(15)内通过顶盖保温层法兰(6)设置有顶盖保温层(4),顶盖保温层(4)与顶盖外壳(15)之间设置有玻璃纤维保温层(3)和顶盖上支撑板(14),顶盖保温层(4)与顶盖外壳(15)之间设置有顶盖保温层立板(5),顶盖保温层(4)内部的通孔内安装有红外加热管(17),红外加热管(17)通过石英灯安装夹具(13)对其端部进行装卡固定,且石英灯安装夹具(13)固定在顶盖上支撑板(14)上;炉体外壳(8)的外壁上设置有接线盒(9),红外加热管(17)的接线整体集中到接线盒(9)内,再通过外部电源线连接。
2.根据权利要求1所述的一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉,其特征在于,坩埚(21)的内胆底部采用倾斜坡度设置,出液口(24)位于坩埚(21)内胆底部的最低处。
3.根据权利要求1所述的一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉,其特征在于,沿圆周内嵌进炉体保温层(22)内部有若干炉体加强筋板(10),且炉体加强筋板(10)上下部分分别同炉体外壳(8)内表面上下部分连接。
4.根据权利要求1所述的一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉,其特征在于,炉体外壳(8)的底部设置有炉体支座(11)。
5.根据权利要求1所述的一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉,其特征在于,坩埚(21)的底部安装有坩埚承重支架(25),且坩埚承重支架(25)底部与炉体外壳(8)固定。
6.根据权利要求1所述的一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉,其特征在于,顶盖外罩(2)上设置有伸入至坩埚(21)内的激光测距仪(1)和温度测量装置(12),激光测距仪(1)用于测量坩埚(21)内的液面高度变化,温度测量装置(12)用于测量坩埚(21)的内部温度。
7.根据权利要求1所述的一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉,其特征在于,顶盖保温层(4)的底面上通过反光板连接杆(16)固定有反光板(19),反光板连接杆(16)上部固定在顶盖上支撑板(14)上,反光板(19)与红外加热管(17)的加热面平行,并用于反射其光源之坩埚(21)内。
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CN202010561734.2A CN111912226A (zh) | 2020-06-18 | 2020-06-18 | 一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉 |
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CN113834328A (zh) * | 2021-11-26 | 2021-12-24 | 北京煜鼎增材制造研究院有限公司 | 多功能高能束微区冶金熔炼炉及金属材料高通量制备系统 |
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2020
- 2020-06-18 CN CN202010561734.2A patent/CN111912226A/zh active Pending
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CN113834328B (zh) * | 2021-11-26 | 2022-02-15 | 北京煜鼎增材制造研究院有限公司 | 多功能高能束微区冶金熔炼炉及金属材料高通量制备系统 |
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