CN112033152A - 一种节能低烧损的铝屑熔化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能低烧损的铝屑熔化装置，该装置由投料箱、投料塔、燃烧机一、熔化室、流道、搅拌装置、保温室、燃烧机二、铝液搅拌室、流槽、铝屑熔化室、暗流道一、暗流道二、铝屑输送装置、放铝流槽以及炉门组成；投料箱位于投料塔的左侧；熔化室位于投料塔的正下方，熔化室的内部底面设置左侧高于右侧；铝液搅拌室与铝屑熔化室设置在保温室的侧面，铝液搅拌室与保温室相接的一面底部开设有连通的暗流道一，铝屑熔化室与保温室相接的一面底部开设有连通的暗流道二，铝液搅拌室与铝屑熔化室之间通过流槽连通。该装置能够有效解决铝合金车轮制造行业铝屑回用过程中能耗高、烧损率大、氧化物夹渣物多、铝液质量差的问题。

Description

一种节能低烧损的铝屑熔化装置

技术领域

本发明涉及合金熔化与制备领域，具体地说涉及铝合金车轮生产过程中一种节能低烧损的铝屑熔化装置。

背景技术

目前我国已成为世界铝合金车轮制造和出口大国，其年产量超过1.5亿件，约占世界总产量的60%以上。随着世界上节能环保呼声的日益高涨，各国对节能减排越来越重视，许多地区已将节能减排作为对制造企业绩效考核的重要指标之一；另外，国际铝车轮市场价格竞争激烈，各生产公司需要不断的严控制造成本以增强产品在市场上的竞争力；作为高能耗的汽车铝车轮的制造行业迫切需要通过改进工艺、优化装置、提高技术以适应低碳经济、绿色发展的需要，这其中对机械加工过程中产生的铝屑进行创新处理以降低烧损、节约能源、提升铝液质量已成为当前铝合金车轮制造行业迫切需要解决的问题。

其中汽车铝合金车轮的制造过程涉及熔炼、铸造、热处理、机械加工和表面涂覆处理等众多生产环节，而机械加工过程将产生20～30%的铝屑。国内铝车轮制造行业对机械加工过程所产生的铝屑一般采用先将铝屑熔化成二次铝锭后再进行回收用，该方法经重复熔炼，不仅增加了能源的使用，而且重复熔炼产生了二次烧损；也有部分企业采用铝屑经前处理后直接在保温室内压入熔化，但往往导致铝屑漂浮在铝液表面产生熔化烧损大、氧化物夹渣物多、铝液质量不佳等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种节能低烧损的铝屑熔化装置，它能有效解决铝合金车轮制造行业铝屑回用过程中能耗高、烧损率大、氧化物夹渣物多、铝液质量差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种节能低烧损的铝屑熔化装置，该装置由投料箱、投料塔、燃烧机一、熔化室、流道、搅拌装置、保温室、燃烧机二、铝液搅拌室、流槽、铝屑熔化室、暗流道一、暗流道二、铝屑输送装置、放铝流槽以及炉门组成；投料箱位于投料塔的左侧；熔化室位于投料塔的正下方，熔化室的内部底面设置左侧高于右侧，用于使熔化产生的铝液流入保温室；保温室设置在熔化室的右侧，且保温室的底部低于熔化室的底部；流道设置于熔化室与保温室之间，流道一端连接熔化室底端部，另一端连接保温室的中部，用于使熔化室内的铝液流入保温室内进行保温；燃烧机一安装在熔化室的左侧壁中上部，用于为熔化投炉料提供热能；燃烧机二安装在保温室顶端的中间区域，用于为铝液保温提供能量；铝液搅拌室与铝屑熔化室设置在保温室的侧面，铝液搅拌室和铝屑熔化室的熔池底平面都与保温室底平面保持同样的高度，铝液搅拌室与保温室相接的一面底部开设有连通的暗流道一，铝屑熔化室与保温室相接的一面底部开设有连通的暗流道二，铝液搅拌室与铝屑熔化室之间通过流槽连通；流槽设置在铝液搅拌室与铝屑熔化室的上端部；搅拌装置用于搅拌铝液搅拌室内的铝液，使铝液搅拌室内的铝液液面升高，搅拌装置旋转时铝液将由铝液搅拌室流入铝屑熔化室内而使铝屑熔化室内的铝液液面升高，铝屑熔化室内的铝液通过暗流道二进入保温室内，铝液在铝屑熔化室内将产生漩涡，铝屑输送装置将经预处理的铝屑输送到铝屑熔化室所产生的漩涡内，铝屑将不断旋入铝液内熔化然后进入保温室内进行保温；放铝流槽设置在保温室的一侧底部；炉门设置在保温室的侧面。

进一步，熔化室的底部长、宽分别为2000mm和2000mm，熔化室的内部底面设置左侧高于右侧100～200mm。

进一步，流道的横截面为250 mm×250mm的矩形。

进一步，保温室底部低于熔化室底部400mm～500mm，保温室的长、宽分别为3500mm和3500mm，保温室内的铝液面高度始终保持在600mm～800mm。

进一步，铝液搅拌室与铝屑熔化室的长和宽均为800mm，暗流道一与暗流道二的横截面均为250 mm×250mm的矩形。

进一步，搅拌装置安装在铝液搅拌室的左侧上端部，搅拌装置由升降导柱、驱动马达一、驱动马达二、支撑支架、搅拌转子组成。

进一步，驱动马达一安装在升降导柱上，驱动马达一与支撑支架连接，驱动马达一可带动支撑支架上下移动；驱动马达二与搅拌转子安装在支撑支架上，驱动马达二与搅拌转子通过皮带连接，驱动马达二带动搅拌转子转动。

进一步，搅拌转子的材质是40CrMo钢，外表层覆盖20～30mm的石墨层，搅拌转子的转速为350～600r/min。

进一步，搅拌转子的底部连接有搅拌头，搅拌头上设置4个螺旋型叶片，搅拌头的材质为碳化硅。

进一步，搅拌头距铝液搅拌室熔池底部40～60mm，搅拌转子与搅拌头在使用或更换前需预热至450～550℃以防止冷爆。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

和行业内有些企业将铝屑直接添加压入熔化相比，本发明通过设计搅拌装置在铝液搅拌室内搅拌旋转，使得铝液搅拌室内的铝液液面升高，进而流入铝屑熔化室，铝屑熔化室内的铝液液面升高后会流入保温室，并在铝屑熔化室内形成漩涡，通过漩涡将铝屑逐步旋入熔化室，从而避免直接添加造成铝屑漂浮在铝液表面因熔化慢、易氧化造成熔化烧损大、氧化物夹渣物多、铝液质量不佳等问题，以年产50万件20-30英寸铝车轮计算，该方法可年节约天然气30万立方米，节约铝材料300吨以上。

通过对搅拌装置由升降导柱、驱动马达一、驱动马达二、支撑支架、搅拌转子组成的进一步设计，使得搅拌时能够更充分、快速地旋转，加快铝液搅拌室内的铝液液面升高，使铝液能更快速、更大流量地流入铝屑熔化室内，从而使铝屑熔化室内的铝液液面更快地升高，进而流入保温室内的铝液会更快速充分，所形成的漩涡也能更加猛烈、迅速，加快铝屑的旋入和熔化，进一步使铝屑熔化充分，降低熔化烧损、提升铝液质量。

通过对搅拌转子底部搅拌头上的4个螺旋型叶片的设计，使得搅拌时范围更广、搅拌更充分，进一步加快铝液从铝液搅拌室流入铝屑熔化室内再流入保温室内的速度和效率，进一步增强形成漩涡的幅度和转速，进一步加快铝屑的旋入和熔化，使铝屑熔化充分，降低熔化烧损、提升铝液质量。

通过本发明可将预处理后的铝屑持续加入熔化炉内进行熔化，避免传统的铝屑多次熔化烧损、能够保证铝液质量，将机械加工过程所产生的铝屑经预处理后直接回用，有效节能减排，烧损率降低显著，不仅节约了企业的制造成本，而且更有利于节能环保；

和行业内采用铝屑熔化成二次铝锭后再进行回收用的方法相比，该方法不仅节约了能源，而且避免了重熔产生的二次烧损。

附图说明

图1为本发明铝屑熔化装置主视图；

图2为本发明铝屑熔化装置俯视图；

图3为本发明搅拌装置、铝液搅拌室与铝屑熔化室局部示意图；

图4为本发明搅拌装置的示意图；

其中，1.投料箱，2.投料塔，3.燃烧机一，4.熔化室，5.流道，6.搅拌装置，7.保温室，8.燃烧机二，9.铝液搅拌室，10.流槽，11.铝屑熔化室，12.暗流道一，13.暗流道二，14.铝屑输送装置，15.放铝流槽，16.炉门，6-1.升降导柱，6-2.驱动马达一，6-3.驱动马达二，6-4.支撑支架，6-5.搅拌转子，6-6.搅拌头。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1~4所示，在本实施例中，一种节能低烧损的铝屑熔化装置，该装置由投料箱1、投料塔2、燃烧机一3、熔化室4、流道5、搅拌装置6、保温室7、燃烧机二8、铝液搅拌室9、流槽10、铝屑熔化室11、暗流道一12、暗流道二13、铝屑输送装置14、放铝流槽15以及炉门16组成。投料箱1位于投料塔2的左侧，投料箱1用来将铝锭、废轮、飞边投入投料塔2进入熔化室4内熔化；投料塔2的正下方为熔化室4，熔化室4的底部长、宽分别为2000mm和2000mm，熔化室4的内部底面设置左侧高于右侧150mm，形成一个斜坡，以便于熔化产生的铝液流入保温室7；燃烧机一3安装在熔化室4的左侧壁中上部，为熔化投炉料提供热能；流道5设置在熔化室4与保温室7之间，流道5一端连接熔化室4底端部，另一端连接保温室7的中部，流道5的横截面为250 mm×250mm的矩形，通过流道5将熔化室4内熔化后的铝液流入保温室7内进行保温。燃烧机二8安装在保温室7的顶端中央区域，保温室7设置在熔化室4的右侧，其底平面低于熔化室4的底平面450mm，保温室7的长、宽分别为3500mm和3500mm，保温室7内铝液液面高度为650mm。铝液搅拌室9与铝屑熔化室11设置在保温室7的侧面，其熔池底平面与保温室7底平面保持同样的高度，铝液搅拌室9与铝屑熔化室11的长和宽均为800mm，铝液搅拌室9与保温室7相接的一面底部开设有连通的暗流道一12，铝屑熔化室11与保温室7相接的一面底部开设有连通的暗流道二13，铝液搅拌室9与铝屑熔化室11之间通过流槽10连通，暗流道一12与暗流道二13的横截面均为250 mm×250mm的矩形，铝液搅拌室9、铝屑熔化室11与保温室7之间形成连通，其中流槽10设置在铝液搅拌室9与铝屑熔化室11的上端部。当铝液搅拌室9内的搅拌装置6旋转时铝液液面将升高，铝液将由铝液搅拌室9流入铝屑熔化室11内而使铝屑熔化室11内的铝液液面升高，由于铝屑熔化室11内的液面高于保温室7内的液面，铝屑熔化室11内的铝液通过暗流道二13进入保温室7内，铝液在铝屑熔化室11内将产生漩涡，在搅拌装置6的驱动下铝液搅拌室9、流槽10、铝屑熔化室11与保温室7内的铝液将形成循环流动。铝屑输送装置14将经粉碎、干燥的铝屑输送到铝屑熔化室11所产生的漩涡内，铝屑将不断旋入铝液内熔化然后进入保温室7内进行保温，该方式有效避免铝屑漂浮在液面熔化慢、易氧化的问题，降低熔化烧损、提升铝液质量。铝液搅拌室9、铝屑熔化室11与保温室7内的铝液温度控制在740～755℃，放铝流槽15设置在保温室7的一侧底部，可将保温室7内的铝液放出经精炼净化后供铸造生产使用，炉门16设置在保温室7的侧面，通过炉门16可将保温室7内的浮渣扒出以及清理炉壁。

为了进一步提高搅拌效率，加快铝屑的旋入和熔化，其中搅拌装置6安装在铝液搅拌室9的左侧上端部，搅拌装置6由升降导柱6-1、驱动马达一6-2、驱动马达二6-3、支撑支架6-4、搅拌转子6-5组成。驱动马达一6-2安装在升降导柱6-1上，驱动马达一6-2与支撑支架6-4连接，驱动马达一6-2可带动支撑支架6-4上下移动；驱动马达二6-3与搅拌转子6-5安装在支撑支架6-4上，驱动马达二6-3与搅拌转子6-5通过皮带连接，驱动马达二6-3带动搅拌转子6-5转动。搅拌转子6-5的转速为500r/min，搅拌转子6-5的材质为40CrMo钢，该材质热稳定性高，搅拌转子6-5的直径为40mm，外表层覆盖20～30mm的石墨层，该设计既能承受搅拌过程耐旋转扭矩疲劳性，又能保护钢棒不受铝液腐蚀影响铝液质量；为了更充分地搅拌，进一步加快铝屑的旋入和熔化，搅拌转子6-5的底部连接有搅拌头6-6，搅拌头上有4个螺旋型叶片，在旋转过程能将铝液搅拌室9的液面提升高度，转速越快液面提升的高度越大，搅拌头6-6的材质为碳化硅，该材质耐铝液侵蚀能力强；在驱动马达一6-2的驱动下可以调整搅拌转子6-5与搅拌头6-6在铝液内的深度以及便于更换搅拌头6-6。熔化过程将搅拌头6-6浸入铝液中，距离铝液搅拌室9的熔池底部50mm，搅拌转子6-5与搅拌头6-6在使用前预热至500℃，以预防搅拌转子6-5石墨层以及搅拌头6-6热裂，预防高温铝液产生冷爆。

本发明实施例的主要工作原理是：当铝液搅拌室9内的搅拌转子6-5旋转时铝液在搅拌头6-6叶片驱动下液面将升高，铝液将由铝液搅拌室9流入铝屑熔化室11内而液面升高，由于铝屑熔化室11内的液面高于保温室7内的液面，铝液将由铝屑熔化室11通过暗流道二13进入保温室7内，铝液在铝屑熔化室11内将产生漩涡，将铝屑裹进铝液内熔化，从而避免铝屑漂浮在液面熔化慢、容易氧化等弊端，降低熔化烧损、提升铝液质量。在搅拌头6-6叶片驱动下铝液搅拌室9、流槽10、铝屑熔化室11与保温室7内的铝液将形成循环流动。

该熔化炉装置可处理300～600㎏/h铝屑，经测定该装置铝屑烧损率低于2.5%，和传统工艺烧损降低2.5%，并且能源使用降低、铝液质量更好。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、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例而已，并不用于限制本发明，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)

1.一种节能低烧损的铝屑熔化装置，其特征是：该装置由投料箱(1)、投料塔(2)、燃烧机一(3)、熔化室(4)、流道(5)、搅拌装置(6)、保温室(7)、燃烧机二(8)、铝液搅拌室(9)、流槽(10)、铝屑熔化室(11)、暗流道一(12)、暗流道二(13)、铝屑输送装置(14)、放铝流槽(15)以及炉门(16)组成；

所述投料箱(1)位于投料塔(2)的左侧；

所述熔化室(4)位于投料塔(2)的正下方，熔化室(4)的内部底面设置左侧高于右侧，用于使熔化产生的铝液流入保温室（7）；

所述保温室(7)设置在熔化室(4)的右侧，且保温室(7)的底部低于熔化室(4)的底部；

所述流道(5)设置于熔化室（4）与保温室（7）之间，流道(5)一端连接熔化室(4)底端部，另一端连接保温室(7)的中部，用于使熔化室（4）内的铝液流入保温室（7）内进行保温；

所述燃烧机一(3)安装在熔化室(4)的左侧壁中上部，用于为熔化投炉料提供热能；

所述燃烧机二(8)安装在保温室(7)顶端的中间区域，用于为铝液保温提供能量；

所述铝液搅拌室(9)与铝屑熔化室(11)设置在保温室(7)的侧面，铝液搅拌室(9)和铝屑熔化室(11)的熔池底平面都与保温室(7)底平面保持同样的高度，铝液搅拌室(9)与保温室(7)相接的一面底部开设有连通的暗流道一(12)，铝屑熔化室(11)与保温室(7)相接的一面底部开设有连通的暗流道二(13)，铝液搅拌室(9)与铝屑熔化室(11)之间通过流槽(10)连通；

所述流槽(10)设置在铝液搅拌室(9)与铝屑熔化室(11)的上端部；

所述搅拌装置(6)用于搅拌铝液搅拌室(9)内的铝液，使铝液搅拌室(9)内的铝液液面升高，搅拌装置(6)旋转时铝液将由铝液搅拌室(9)流入铝屑熔化室(11)内而使铝屑熔化室(11)内的铝液液面升高，铝屑熔化室(11)内的铝液通过暗流道二(13)进入保温室(7)内，铝液在铝屑熔化室(11)内将产生漩涡，铝屑输送装置(14)将经预处理的铝屑输送到铝屑熔化室(11)所产生的漩涡内，铝屑将不断旋入铝液内熔化然后进入保温室(7)内进行保温；

所述放铝流槽（15）设置在保温室（7）的一侧底部；

所述炉门（16）设置在保温室（7）的侧面。

2.根据权利要求1所述的一种节能低烧损的铝屑熔化装置，其特征是：所述熔化室(4)的底部长、宽分别为2000mm和2000mm，熔化室(4)的内部底面设置左侧高于右侧100～200mm。

3.根据权利要求1所述的一种节能低烧损的铝屑熔化装置，其特征是：所述流道(5)的横截面为250 mm×250mm的矩形。

4.根据权利要求1所述的一种节能低烧损的铝屑熔化装置，其特征是：所述保温室(7)底部低于熔化室(4)底部400mm～500mm，保温室(7)的长、宽分别为3500mm和3500mm，保温室(7)内的铝液液面高度始终保持在600mm～800mm。

5.根据权利要求1所述的一种节能低烧损的铝屑熔化装置，其特征是：所述铝液搅拌室(9)与铝屑熔化室(11)的长和宽均为800mm，暗流道一(12)和暗流道二(13)的横截面均为250 mm×250mm的矩形。

6.根据权利要求1所述的一种节能低烧损的铝屑熔化装置，其特征是：所述搅拌装置(6)安装在铝液搅拌室(9)的左侧上端部，搅拌装置(6)由升降导柱(6-1)、驱动马达一(6-2)、驱动马达二(6-3)、支撑支架(6-4)、搅拌转子(6-5)组成。

7.根据权利要求6所述的一种节能低烧损的铝屑熔化装置，其特征是：所述驱动马达一(6-2)安装在升降导柱(6-1)上，驱动马达一(6-2)与支撑支架(6-4)连接，驱动马达一(6-2)可带动支撑支架(6-4)上下移动；驱动马达二(6-3)与搅拌转子(6-5)安装在支撑支架(6-4)上，驱动马达二(6-3)与搅拌转子(6-5)通过皮带连接，驱动马达二(6-3)带动搅拌转子(6-5)转动。

8.根据权利要求7所述的一种节能低烧损的铝屑熔化装置，其特征是：所述搅拌转子(6-5)的材质是40CrMo钢，外表层覆盖20～30mm的石墨层，搅拌转子(6-5)的转速为350～600r/min。

9.根据权利要求8所述的一种节能低烧损的铝屑熔化装置，其特征是：所述搅拌转子(6-5)的底部连接有搅拌头(6-6)，搅拌头(6-6)上设置4个螺旋型叶片，搅拌头(6-6)的材质为碳化硅。

10.根据权利要求9所述的一种节能低烧损的铝屑熔化装置，其特征是：所述搅拌头(6-6)距铝液搅拌室(9)熔池底部40～60mm，搅拌转子(6-5)与搅拌头(6-6)在使用或更换前需预热至450～550℃以防止冷爆。

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