CN112902663B - 浸没式熔炼系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浸没式熔炼系统。包括熔炼装置，所述熔炼装置包括浸没熔化炉，以及熔炼浇铸炉，所述浸没熔化炉通过熔炼循环通道与熔炼浇铸炉联通，所述浸没熔化炉设置位置高于熔炼浇铸炉的相应设置位置，所述熔炼循环通道设有注入泵，所述浸没熔化炉相应一侧设有炉口及其自动炉门装置。该浸没式熔炼系统结构简单、合理，节能，操作特别简单、方便、安全，实用性强。

Description

浸没式熔炼系统

技术领域

本发明涉及一种浸没式熔炼系统。

背景技术

金属再生熔炼是一项充分利用再生资源的主要途径和简单有效的手段。而其熔炼炉则是金属再生熔炼回收的关键装置，其结成结构和运行方式，对熔炼效率、效果、节能和降低再生利用成本具有至关重要的影响作用。现有再生金属熔炼炉的结构构成、运行方式等还有进一步改进提高和完善的需要。

比如现有的熔炼系统及其熔炼方式不尽合理，其多为直接对投料炉进行加热熔炼，其一方面能源消耗高，熔炼效果差，另一方面熔炼与浇铸工艺操作复杂，难以协调，尤其是，其再生原料烧损特别大，再生回收利用率低、成本高。

还有，现有金属熔炼炉，其炉门的位移运动与炉门的有效关闭密封难以协调，结构复杂，炉门与炉体炉口易发生碰撞和密封不好等安全问题，运行阻力特别大，驱动装置的负荷重，能源消耗高，运行可靠性低，运行成本高。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，提供一种浸没式熔炼系统。该浸没式熔炼系统结构简单、合理，节能，操作特别简单、方便、安全，实用性强。

本发明浸没式熔炼系统的技术方案包括熔炼装置，所述熔炼装置包括浸没熔化炉，以及熔炼浇铸炉，所述浸没熔化炉通过熔炼循环通道与熔炼浇铸炉联通，其特征是所述浸没熔化炉设置位置高于熔炼浇铸炉的相应设置位置，所述熔炼循环通道设有注入泵，所述浸没熔化炉相应一侧设有炉口及其自动炉门装置。

本发明浸没式熔炼系统熔炼方式和运行方式科学、合理，系统构成简单，再生原料烧损小，热利用率高，熔炼效率高，浇铸熔液成份配置简单、方便。其熔炼炉的结构构成简单合理，其炉门既可呈竖直状态设置，也可以呈倾斜状态设置，以适应于不同熔炼炉的现场布局和炉体的具体生产要求。其炉门装置结构简单合理，特别是运行十分安全、稳定、可靠，开启状态下间距小，而关闭快速、密封、平稳、可靠。

附图说明

图1为本发明的一实施例立体结构示意图；图2为图1另一角度的去顶壁立体结构示意图；图3为本发明截止注入泵局部剖视结构示意图；图4本发明热回收环保装置控制原理图；图5为本发明的浸没熔化炉一实施例立体结构示意图；图6为图5侧视结构示意图；图7为本发明自适应松紧装置一实施例侧视结构示意图；图8为本发明控制行动装置一实施例爆炸结构示意图；图9为图8中的弹性触控封板背面结构示意图；图10为本发明另一实施例的熔炼循环通道俯视结构示意图；图11为发明控制行动装置另一实施例的弹性触控封装置结构示意图。

具体实施方式

为了便于更好地理解本发明，下面通过实施例结合附图对本发明作进一步地说明。

如图1-4所示。本浸没式熔炼系统包括浸没熔化炉1a，熔炼浇铸炉1b，以及相应的熔炼循环通道30等。熔炼循环通道30两端口分别连接于浸没熔化炉1a与熔炼浇铸炉1b的熔液通口（孔）。浸没熔化炉设有加料炉口3，熔炼浇铸炉设有熔液加热器33，以及浇铸排放口31。熔炼循环通道30设有截流式注入泵21。熔炼循环通道上口设有拼装式保温盖板。加热器33可以为现有的熔炼炉的蓄能加热器。熔炼循环通道30的相应一端底壁设有沉降坑32，其对熔液进行渣污收集，沉降坑设有相应的排渣口。其浸没熔化炉炉口设有自动炉门装置。

浸没熔化炉设置位置高于熔炼浇铸炉的相应设置位置，即浸没熔化炉的熔化液可以利用相对位置高度差、通过其熔液通口经熔炼循环通道直接回放至熔炼浇铸炉。其熔液回放至熔炼浇铸炉时，无需使用注入泵回抽，简化结构构成，节省能源和设备投资，延长其设备使用寿命。

浸没熔化炉与熔炼浇铸炉气相部之间开设有气相平衡联通孔39。可以避免熔炼浇铸炉和/或浸没熔化炉在熔炼液加温或浸泡经过程中形成过高的气体压力，确保安全生产，并且可以实现两炉的压力相对平衡稳定。熔炼浇铸炉顶壁开设有投料口及其保温隔热密封盖1b1，投料口设置口径比较小，仅用于首次开炉运行时使用。首次开炉生产，将回收金属原料物料自投料口投入熔炼浇铸炉内，熔炼加热器对熔炼浇铸炉内的原料物料进行加热燃烧熔炼，获得首炉熔炼熔液。待进入正常生产后，熔炼浇铸炉每次浇铸铸锭都控制留用浸没熔化的熔液。

截流式注入泵通过装备座56设置于熔炼循环通道。装备座与矩形泵体的外周壁面形状相适应。即在熔炼循环通道与截止式注入泵之间设有装备座56，装备座由固定于熔炼循环通道相对两侧壁的槽板构成。

截流式注入泵设有快速装卸装置，快速装卸装置包括截流式注入泵安装架51，装卸导向装置，设于截流式注入泵安装架上方的装卸支架55，以及升降驱动装置等。升降驱动装置为升降气缸54，装卸导向装置包括固定于熔炼循环通道围体上的多个限位导向套52，多个导向柱53的下端分别套入限位导向套52，多个导向柱53的上端分别固定连接于截流式注入泵安装架，升降气缸54缸体固定于装卸支架，升降气缸54活塞杆连接于截流式注入泵安装架。控制升降气缸提升和下降，可以将截流式注入泵提起脱离熔炼循环通道的装备座。为浸没熔化炉回放熔化液提供畅通无阻的流道。由于注入泵提升后脱离封闭、远离炉体下部较高温度部位，相对延长了注入泵的使用寿命。升降气缸54下降到位，即可将截止注入泵装回到熔炼循环通道的装备座。

其再生熔炼运行方式方法是，通过熔液加热器将熔炼浇铸炉内储存的首炉熔炼熔液进行加热，提高其熔液的温度，其回收金属原料物料通过浸没熔化炉的炉口投入到浸没熔化炉内，通过截流式注入泵将熔炼浇铸炉加热的高温熔液经熔炼循环通道输送到浸没熔化炉，对其内的原料物料进行浸没式熔化熔炼。浸没熔化炉熔化的熔液又通过熔炼循环通道直接回放至熔炼浇铸炉。熔炼的熔化液自熔炼浇铸炉通过浇铸排放口输出进行铸锭。

其截流式注入泵包括矩形泵体22，分别连接于矩形泵体上下端的泵盖23，以及设置于矩形泵体内腔的柱式叶轮（或泵转子）24，柱式叶轮设有相互对称的两片，矩形泵体的相对两侧分别开设有相应形状和/或大小与两柱式叶轮片25之间的空间27相对应的入口26b和出口26a。两柱式叶轮片25之间形成的空间呈类似渐开线式（在轴向平面上呈类似正弦波形）。两柱式叶轮片的相互背向侧壁面28与矩形泵体内腔的圆弧侧壁面形状相对应，其与矩形泵体圆弧形内壁面形成吻合或小间隙对应。矩形泵体及其柱式叶轮的高度与浸没熔化炉的液相空间、及其浸没熔化炉熔液通口深度相适应，其矩形泵体宽度与装备座的宽度相适应，使截流式注入泵对熔炼循环通道构成具有相应的堵流或截流的控制阀的功能作用。

截流式注入泵的驱动器为伺服电机（步进电机）。其利用伺服电机的控制特性，使截流式注入泵始终停止于使其入、出口处于关闭状态。通过伺服电机控制驱动运行的柱式叶轮停止于相应一固定的位置，使截流式注入泵在停止状态实现控制阀的功能作用，以实施对熔炼循环通道的关闭和/或打开控制。由截流式注入泵构成浸没熔化炉的熔液通口的控制阀。其可以节省使用控制阀，简化系统组成结构。控制柱式叶轮与壳体之间的间隙，可控制关断或控制其关断或泄漏量远小于原料的熔炼熔化速度，得到稳定的熔化液位和炉内压力，并减少泄压气体带走的热损失。其截流式注入泵由石墨材料构成。当同步电机失步时，也可以通过盘车装置或联轴器控制在停止位置。本实施例，其仅一条熔炼循环通道，可以显著降低热损，并改善生产环境。

本发明的浸没熔化炉的靠炉口一侧的整个炉体侧面，设有热回收环保装置，其热回收环保装置包括变道收集罩34，自控风门37，及其相应的自动控制装置等。其变道收集罩34包括连接炉顶的顶板，连接于顶板的、倾斜延伸到炉口前上部的倾斜导流收集板，以及设置于浸没熔化炉左右相对两侧及倾斜导流收集板的近似扇形侧围板36，扇形侧围板36的下端可延伸至地面处。在倾斜导流收集板下端铰接有变位扩展导流板38。

自动控制装置包括连接于变位扩展导流板的行动气缸44，炉门关闭压触式接点开关42，以及PLC控制器43，PLC控制器设有定时器45，自控风门连接于PLC控制器的相应输出端，行动气缸的驱动器41经定时器与PLC控制器的相应输出端连接，炉门关闭压触式接点开关连接于PLC控制器的输入端。

其热回收环保装置运行原理：炉门打开时，下部触发座炉门关闭压触式接点开关信号输送到PLC控制器，PLC控制器根据该输入信号同时控制自控风门打开和行动气缸伸出，行动气缸驱动转动下翻变位扩展导流板，使变位扩展导流板挡住整个炉口的前方和下部，将炉口喷出的火焰气体全部导流收集到收集罩，经过定时器延时一个时间，炉口刚打开的浪涌火焰气体基本消散后，PLC控制器控制行动气缸收缩，将变位扩展导流板上翻，让出炉口主要空间，给操作人员腾出加料等正常操作场所。强度减弱的火焰烟气等由倾斜导流收集板等继续收集回收。当熔炼工艺操作完成后，操控炉门下行至关闭，炉门下行至其下部滚轮压迫压触式接点开关闭合，PLC控制器控制自控风门停止。其从根本上改善了操作环境。

变道收集罩34通过其变位扩展导流板，及其自动控制装置，具有自动适应熔炼炉系统的运行工艺操作变化，将收集道延伸变化扩大到整个炉口的前下方，可以有效避免炉门刚打开阶段炉内夹杂高温火焰的压力气体流冲击熔炼操作环境场所、并弥漫整个生产环境空间。从根本上改善和提高回收效果，其具有非常显著的余热回收利用环保效果。

如图5-9所示。其中图5中的一侧活动锁控轨道呈局部剖视。

其自动炉门装置包括设置于其浸没熔化1a一侧的炉门3，及其相应的导向装置等。其导向装置为变位锁控导向装置，该变位锁控导向装置包括分别呈竖直（也可呈倾斜状设置）设置于炉口2相对两侧的活动锁控轨道4，以及约束式行走装置等。其约束式行走装置包括分别开设于炉口两侧的活动锁控轨道4的、相互相向侧侧壁的导向限位槽5，分别与相应的导向限位槽滚动式连接的、设置于炉门相对两侧的若干滚轮6。

活动锁控轨道的上端通过自适应松紧装置连接于炉体。活动锁控轨道的下部通过变位锁控器连接于炉体，变位锁控器12呈水平设置、或者自炉体一侧往活动锁控轨道方向向下倾斜呈斜拉式设置。变位锁控器由锁控气缸构成，锁控气缸的活塞杆和缸体分别活动铰接于活动锁控轨道和炉体。

自适应松紧装置包括凸出式固定设置于炉体的铰接耳7，以及开设于铰接耳7上的弧形、腰形或曲形自调节铰接轴孔8，弧形、腰形或曲形自调节铰接轴孔设置呈同时向下方、外侧方向倾斜一角度。铰接轴14一端固定或活动连接于活动锁控轨道，铰接轴14另一端通过弧形、腰形或曲形自调节铰接轴孔与铰接耳7可变位式活动连接。

其炉门3上端两侧分别固定设有炉门吊耳9，炉门吊耳9的吊耳轴孔设置呈向下方、外侧方向倾斜的曲形或腰形自避开轴孔10，曲形或腰形自避开轴孔10活动连接有吊耳轴15，吊耳轴15通过U形过渡连接头13a与升降吊索13连接。

自动炉门装置还设有自动平衡调节装置，自动平衡调节装置包括固定或活动连接于炉体与活动锁控轨道的中部或上部之间的自助平衡弹簧11。自助平衡弹簧11为曲形板弹簧或螺旋弹簧，曲形板弹簧或螺旋弹簧的一端固定或活动铰接于活动锁控轨道内侧壁，其另一端自由活动或接触式连接于炉体相应部位。升降吊索的上端连接于炉门提升驱动装置（其可以为现有技术的装置）。

自动炉门装置还包括控制行动装置，其控制行动装置包括设置于活动锁控轨道的导向限位槽内的、分别位于炉口的上下部的、与炉门上下部的滚轮相对应的触发座16，以及行程触控隐蔽一体式开关装置，行程触控隐蔽一体式开关装置包括相互相向分别开设于上下部触发座上的容置室16a，设置于容置室开口的导向耦合环凹台16b，固定设置于容置室底壁上的陶瓷座19，固定于陶瓷座上的电接点静触接片18b，电接点动触接簧片18a，以及弹性触封装置。弹性触封装置包括弹性触封板17，电接点动触接簧片18a的一端固定连接弹性触封板17内壁面17a。弹性触控封板可由较厚的橡胶板等制作构成，弹性触控封板的四周设有与导向耦合环凹台对应的向下凸出的行程导向凸边17b，弹性触控封板下部行程导向凸边底壁面粘接于导向耦合环凹台16b台面。弹性触控封板壁弹性度及其行程导向凸边的凸起于触发座的厚度等、构成弹性触控封板及其电接点动触接簧片的伸缩行程。活动锁控轨道的导向限位槽内下部的触发座构成多功能触控座。其同时起到炉门关闭支承座作用。弹性触控封板外壁面设置呈与滚轮对应的弧形壁面。触发座16的导向耦合环凹台16b的深度大于弹性触控封板17及其行程导向凸边17b的弹性量、或大于其最大行程，即，滚轮由触发座外壁面形成支承，此种状态下弹性触控封板还具有弹性性能，其可保证更长使用寿命。

由电接点静触接片18b和电接点动触接簧片18a等构成其压触式接点开关。电接点静触接片18b和电接点动触接簧片18a分别由导线通过触发座内侧一端的导线孔20穿越至与相应的炉门控制器连接。触发座的靠内侧一端嵌入活动锁控轨道的导向限位槽底壁开设的安装凹槽内，并由螺钉201锁紧至活动锁控轨道形成限动，通过活动锁控轨道的安装凹槽形成炉门强度支承。

其控制行动装置的运行方式：

当炉门下行至其下部的滚轮碰触到下部多功能触控座时，压缩弹性触控封板及其行程导向凸边，弹性触控封板17向下运动，通过其内壁面17a带动电接点动触接簧片向下移动与电接点静触接片接触，其开关闭合，相应的控制器控制停止炉门下行、同时控制锁控气缸动作，关闭锁紧炉门。 当打开炉门，通过开门控制键启动控制器控制锁控气缸解锁活动锁控轨道松开炉门，并驱动炉门上升，当炉门上行至其上部滚轮触碰到活动锁控轨道上部触发座时，其弹性触控封板被顶压上移，相应的电接点动触接簧片向上移动与电接点静触接片接触，其开关闭合，控制器控制炉门停止。炉门开启到位。弹性触控封板在未触压的自由状态下，其上壁面凸出于触发座的触发工作壁面（即滚轮接触壁面）。其凸出量与电接点动触接簧片18a的行程相对应。其控制电路可与现有技术类同。

炉门的运行方式：

炉门关闭：炉门下降至其滚轮压触到多功能触控座、处于炉口位置后，电接点动触接簧片与电接点静触接片连接，相应的控制器分别控制炉门停止运行和锁控气缸收缩，活动锁控轨道上端绕自调节铰接轴孔8旋转，活动锁控轨道整体由锁控气缸往炉体方向平拉或斜拉往炉体一侧靠近，活动锁控轨道通过约束式行走装置使炉门压紧于炉口，实施炉门关闭密封。在炉门关闭时，其利用在下端锁控气缸锁紧时的向上分解力等作用，使活动锁控轨道通过铰接轴14往弧形、腰形或曲形自调节铰接轴孔内、上方移位，使炉门跟随往炉口紧压，进而使炉门上部与下部同步整体平衡压盖于炉口，实现炉门无缝隙自动可靠压紧密封。

炉门打开：控制器控制锁控气缸伸出，活动锁控轨道、炉门被松开并向外侧推出，解除约束呈自由态，活动锁控轨道及炉门利用其自重力通过铰接轴14和弧形、腰形或曲形自调节铰接轴孔、以及自助平衡弹簧（即松开平衡弹簧）的作用下，略微向下并整个向外侧方向偏移，炉门与炉口脱离接触，之后控制器启动炉门提升驱动装置，通过升降吊索将炉门提升打开。在炉门启动提升开始时，由曲形或腰形自避开轴孔10及其吊耳轴15等构成的自动避开装置，对炉门实施辅助安全避让，在炉门被松开处于炉口位置时，当升降吊索拉升绷紧时，吊耳轴随即被自动滑移至炉门吊耳的自避开轴孔的靠内、上端，使提升着力点偏移到炉门内侧位置，即可有效避免由于炉门与活动锁控轨道的间隙、在突然启动上拉产生的分解冲击力作用出现抖动摆动等，而导致炉门与炉口炉体侧壁发生振荡式撞击，以确保炉门不至损坏，进而确保其始终稳定安全运行。

其自助平衡弹簧等还可以使炉门在关闭时，上、下部均匀与炉体、炉口形成可靠密封，而在活动锁控轨道解锁松开时，其自助平衡弹簧又可以对整个炉门起到辅助平衡松弛作用，避免活动锁控轨道活动部位被粘结冻住，造成炉门启动困难、炉门上下运行不协调等问题，使活动锁控轨道可靠弹起，炉门平稳悬离炉口，安全提升开启。

实施例2中。步进电机设有圆光栅或磁感应同步器，或者同时在要停的位置设置传感器，传感器连接于伺服电机的控制器，即便步进电机掉步，可继续给步进电机驱动信号直到控制到所需要运动到的预定停止位置。其运行更可靠。本例其余结构和相应运行控制方式可与上述实施例1类同。

实施例3中。如图10、11所示，熔炼循环通道设置有单向注入泵，其浸没熔化炉熔液通口设有控制控制阀40，单向注入泵21a的出入口分别联通于熔炼循环通道的浸没熔化炉和熔炼浇铸炉一端。熔炼循环通道并联有一旁路回流通道30a，浸没熔化炉的熔炼液通过旁路回流通道回放入熔炼浇铸炉。本例其余结构和相应运行控制方式可与上述实施例1类同。

其弹性触控封装置包括弹性触发框体171，弹性触发框体171内端面（内壁面）与触发座16的导向耦合环凹台16b连接，弹性触发框体171外端面固定连接有刚性防护均衡传递板172，电接点动触接簧片18a连接于不锈钢防护均衡传递板。可实现施压力的快速传递，进一步提高动作的响应速度，并延长弹性触发框体的使用寿命。

实施例4中。浸没熔化炉和熔炼浇铸炉设置为同一水平面。以适应某种特殊的熔炼炉系统工艺设置需要。在熔炼循环通道设置双向输出注入泵。浸没熔化炉与熔炼浇铸炉均由双向输出注入泵通过熔炼循环通道进行相互输送。其浸没熔化炉不设置控制阀，利用浸没熔化炉与熔炼浇铸炉之间的熔液位差小，由双向输出注入泵取代熔炼循环通道的控制阀。弹性触控封板17呈四棱台形，且其外壁面为顶面，弹性触控封板17外壁面固定连接有不锈钢防护均衡传递板。其通过四棱台形弹性控封板可避免弹性控封板与导向耦合环凹台可能出现的咬死现象。注入泵可为现有类似结构泵。本例其余结构和相应运行控制方式可与上述实施例1类同。

Claims (1)

1.一种浸没式熔炼系统，包括熔炼装置，所述熔炼装置包括浸没熔化炉，以及熔炼浇铸炉，所述浸没熔化炉通过熔炼循环通道与熔炼浇铸炉联通，其特征是所述浸没熔化炉设置位置高于熔炼浇铸炉的相应设置位置，浸没熔化炉的熔化液利用相对位置高度差、通过其熔液通口经熔炼循环通道直接回放至熔炼浇铸炉，所述熔炼循环通道设有截流式注入泵，所述截流式注入泵包括矩形泵体，分别连接于矩形泵体上下端的泵盖，以及设置于矩形泵体内腔的柱式叶轮，矩形泵体及其柱式叶轮的高度与浸没熔化炉的液相空间、及其浸没熔化炉熔液通口深度相适应，所述矩形泵体宽度与装备座的宽度相适应，使截流式注入泵对熔炼循环通道构成截流，所述熔炼循环通道与截止式注入泵之间设有装备座，装备座由固定于熔炼循环通道相对两侧壁的槽板构成，截流式注入泵设有快速装卸装置，快速装卸装置包括截流式注入泵安装架，设于截流式注入泵安装架上方的装卸支架，以及升降气缸，升降气缸缸体固定于装卸支架，升降气缸活塞杆连接于截流式注入泵安装架，控制升降气缸提升，将截流式注入泵提起脱离熔炼循环通道的装备座，为浸没熔化炉回放熔化液提供流道，控制升降气缸下降，升降气缸下降到位，将截流式注入泵装回到熔炼循环通道的装备座，所述浸没熔化炉相应一侧设有炉口及其自动炉门装置，回收金属原料物料通过浸没熔化炉的炉口投入到浸没熔化炉内，通过截流式注入泵将熔炼浇铸炉加热的高温熔液经熔炼循环通道输送到浸没熔化炉，对其内的原料物料进行浸没式熔化熔炼，浸没熔化炉熔化的熔液通过熔炼循环通道直接回放至熔炼浇铸炉。

Images