PL230466B1

PL230466B1 - Furnace for melting aluminium

Info

Publication number: PL230466B1
Application number: PL414802A
Authority: PL
Inventors: Janusz Domagała
Original assignee: Frontal Aluminium Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Spolka Komandytowa; Frontal Aluminium Spólka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia Spólka Komandytowa
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2018-10-31
Also published as: PL414802A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest piec przechylny do topienia aluminium, zwłaszcza złomu aluminiowego o różnej postaci fizycznej i składzie chemicznym, przy pomocy palników gazowych, wyposażony w komorę z wanną na ciekły metal połączoną z szybem załadowczym złomu przeznaczonego do topienia, wyposażony w mechanizm hydrauliczny do przechyłu pieca w celu wylania stopionego wsadu.The subject of the invention is a tilting furnace for melting aluminum, especially aluminum scrap of various physical form and chemical composition, by means of gas burners, equipped with a chamber with a liquid metal basin connected to a loading shaft for the scrap to be melted, equipped with a hydraulic mechanism for tilting the furnace in to pour out the melt.

Z materiałów reklamowo - handlowych polskiej firmy „REMIX” znany jest przechylny, gazowy piec wannowy do topienia i przetrzymywania aluminium, który składa się z płaskodennej wanny na ciekły metal, umieszczonej w komorze grzewczej, ogrzewanej dwoma palnikami gazowymi umieszczonym na stropie komory z płomieniami skierowanymi pionowo w dół, podtrzymującymi metal w stanie ciekłym, i komory topienia z połączonej z komorą grzewczą, której dno jest pochylone w stronę wanny. Komora topienia od góry wyposażona jest w palnik gazowy przeznaczony do topienia wsadu dostarczanego do komory przez szyb, usytuowany z boku komory topienia.A tilting, gas bath furnace for melting and holding aluminum is known from advertising and commercial materials of the Polish company "REMIX", which consists of a flat-bottomed bathtub for liquid metal, placed in a heating chamber, heated by two gas burners located on the ceiling of the chamber with vertically directed flames down, supporting the molten metal, and a melting chamber connected to a heating chamber, the bottom of which is inclined towards the tub. The top melting chamber is equipped with a gas burner designed to melt the charge supplied to the chamber through a shaft located to the side of the melting chamber.

Po załadowania do komory topienia wsadu w postaci złomu aluminiowego uruchamia się palnik gazowy, z którego płomień skierowany jest bezpośrednio na wsad i rozpoczyna się proces topienia złomu. Topienie następuje od góry stosu złomu, aluminium przechodzi w stan ciekły i zaczyna ściekać ku dołowi po powierzchni jeszcze nie stopionych elementów nagrzewając te elementy. W trakcie procesu topienia temperatura stosu wzrasta i zwiększa się ilość ciekłego metalu, który po pochyłym dnie zaczyna spływać małymi stróżkami do uprzednio rozgrzanej wanny. W trakcie procesu ubytek złomu w komorze topienia uzupełnia się poprzez szyb załadowczy, aż do wypełnienia wanny ciekłym metalem.After the charge in the form of aluminum scrap is loaded into the melting chamber, the gas burner is started, from which the flame is directed directly at the charge, and the scrap melting process begins. Melting takes place from the top of the scrap pile, the aluminum liquefies and begins to drip downwards on the surface of the still not melted elements, heating these elements. During the melting process, the temperature of the stack rises and the amount of liquid metal increases, which begins to flow down the sloping bottom into the previously heated tub. During the process, the loss of scrap in the melting chamber is replenished through the loading shaft until the tank is filled with liquid metal.

W czasie trwania tego procesu zachodzi kilka niekorzystnych zjawisk. Ciekły metal ściekając po wsadzie podgrzewa ten wsad, ale jednocześnie przechodzi z postaci ciekłej w postać stałą i w późniejszej fazie procesu musi być ponownie topiony. W czasie trwania całego procesu zjawisko powtarza się kilka razy od początku topienia górnej warstwy wsadu, aż do jej przemieszczenia się w stanie ciekłym do wanny. Stwierdzono, że bilans energii zużytej na doprowadzenie wsadu do stanu ciekłego i odzyskanie od niego ciepła, do podgrzania jeszcze nie stopionego wsadu, jest niekorzystny. Więcej energii zużywa się na stopienie tej samej ilości wsadu, przez uprzednio stopione od góry i ociekające po stosie części wsadu, co na stopienie tej samej ilości wsadu zimnego, bezpośrednio stopionego przez jednokrotne grzanie i topienie.Several unfavorable phenomena occur during this process. Liquid metal, dripping down the charge, heats the charge, but at the same time it changes from a liquid to a solid form and must be melted again at a later stage of the process. During the entire process, the phenomenon repeats several times from the beginning of the melting of the upper layer of the charge until it moves in a liquid state to the tub. It has been found that the balance of energy used to bring the charge to a liquid state and recover heat therefrom, to heat the still not melted charge, is unfavorable. More energy is spent on melting the same amount of charge, by having previously melted and dripping from the top of the stack, as it is to melt the same amount of cold, directly melted, charge by heating and melting once.

Innym niekorzystnym zjawiskiem jest znaczne utlenianie się ciekłego metalu podczas ociekania małych jego drobinek po stosie wsadu, a także podczas przepływu cienkimi stróżkami metalu z komory topienia do wanny zlewowej.Another disadvantageous phenomenon is the significant oxidation of the liquid metal during the dripping of small metal particles down the charge stack, and also during the flow of thin metal streaks from the melting chamber to the sink tub.

Znany jest także z materiałów reklamowo - handlowych niemieckiej firmy „Striko Melter” piec wannowy do topienia złomu aluminiowego, który składa się z komory grzewczej połączonej z szybem, od dołu wyposażonym w pochyłe dno ze spadem w kierunku wanny, a od góry przyłączonym do instalacji odciągowej gorących spalin z pieca. Komora grzewcza wyposażona jest w dwa palniki gazowe, z których jeden umieszczony jest centralnie na sklepieniu komory grzewczej z płomieniem skierowanym pionowo w dół, a drugi w przewężeniu komory grzewczej w pobliżu okna technologicznego, z płomieniem skierowanym też w dół. Wsad do topienia zadawany jest od góry do szybu, który posiada pochyłe dno, a w miejscu połączenia z wanną posiada szczelinę poziomą usytuowaną powyżej dna wanny.Also known from advertising and commercial materials of the German company "Striko Melter" is a bath furnace for melting aluminum scrap, which consists of a heating chamber connected to a shaft, equipped at the bottom with a sloping bottom with a slope towards the bath, and at the top connected to the extraction system hot exhaust from the stove. The heating chamber is equipped with two gas burners, one of which is located centrally on the roof of the heating chamber with the flame directed vertically downwards, and the other in the narrowing of the heating chamber near the technological window, with the flame also directed downwards. The charge for melting is supplied from the top to the shaft, which has an inclined bottom, and at the point of connection with the bathtub it has a horizontal slot located above the bottom of the bathtub.

Po napełnieniu szybu rozkawałkowanym wsadem uruchamia się palniki gazowe w komorze grzewczej. Gorące gazy nagrzewają komorę pieca i przez szczelinę w dolnej części szybu kierują się poprzez stos wsadu do instalacji odciągowej, nagrzewając po drodze ten wsad, aż do temperatury topnienia. Topiony od dołu metal spływa po pochyłym dnie szybu do wanny, jednocześnie stos wsadu, siłą grawitacji, przemieszcza się ku dołowi i topienie odbywa się w sposób ciągły. W miarę potrzeby wsad uzupełnia się w trakcie trwania procesu topienia poprzez górną, otwieraną część szybu.After filling the shaft with the fragmented charge, the gas burners in the heating chamber are started. The hot gases heat up the furnace chamber and, through the slot in the lower part of the shaft, go through the charge stack to the extraction installation, heating the charge on its way to the melting point. The metal melted from the bottom flows down the sloping bottom of the shaft to the bathtub, at the same time the stack of charge, by the force of gravity, moves downwards and the melting takes place continuously. If necessary, the charge is replenished during the melting process through the upper, openable part of the shaft.

Ten piec posiada również mankament w postaci utleniania się płaskiej strugi ciekłego metalu podczas jego spływania po pochyłym dnie szybu do wanny.This furnace also has the drawback of oxidizing a flat stream of liquid metal as it flows down the sloping bottom of the shaft to the bathtub.

Ponadto piece z obu przytoczonych przykładów posiadają inną niekorzystną cechę polegającą na tym, że podczas topienia złomu aluminiowego, który w swym składzie często zawiera elementy stalowe, elementy te, nie stopione, opadają na dno wanny zbiorczej z ciekłym aluminium i przebywają tam aż do czasu jej opróżnienia. Wyciąganie elementów stalowych z dużej powierzchni dna wanny jest, dla pracownika wykonującą tę czynność, uciążliwe i niebezpieczne ze względu na wykonywanie jej bezpośrednio przy otwartym oknie technologicznym komory pieca rozgrzanej do temperatury ponad 1000°C.In addition, the furnaces of both examples have another disadvantage that when melting aluminum scrap, which in its composition often contains steel elements, these elements, not melted, fall to the bottom of the collecting basin with liquid aluminum and stay there until it is melted. emptying. Pulling out steel elements from a large surface of the bathtub bottom is, for the worker who performs this activity, burdensome and dangerous due to the fact that it is performed directly at the open technological window of the furnace chamber heated to a temperature of over 1000 ° C.

Przebywanie elementów stalowych na dnie wanny przez cały cykl topienia wsadu i opróżniania wanny może mieć niekorzystny wpływ na skład chemiczny produktu, jaki chcemy uzyskać z danego wytopu.The presence of steel elements on the bottom of the bathtub throughout the whole cycle of melting the charge and emptying the bathtub may have an adverse effect on the chemical composition of the product that we want to obtain from a given melt.

PL 230 466 Β1PL 230 466 Β1

Piec według wynalazku jest piecem przechylnym z ogrzewaniem gazowym i posiada komorę grzewczą z wanną zlewową, z wklęsłym dnem, na ciekły metal, trwale połączoną z szybem na wsad złomu aluminiowego, wyposażonym, od dołu, w zbiornik górny na ciekły metal, o dnie pochylonym od poziomu w dół w stronę wanny, usytuowany na poziomie górnej krawędzi wanny zlewowej i połączony kanałem przelewowym z wanną usytuowaną w komorze grzewczej.The furnace according to the invention is a tilting furnace with gas heating and has a heating chamber with a sink tub, with a concave bottom, for liquid metal, permanently connected to the aluminum scrap charging shaft, equipped, at the bottom, with an upper container for liquid metal, with a bottom inclined from downwards towards the tub, located at the level of the upper edge of the sink tub and connected by an overflow channel to the tub located in the heating chamber.

Od góry szybu znajduje się otwór załadowczy z pokrywą a z boku okno rewizyjne, którego dolna krawędź znajduje się na poziomie górnej krawędzi zbiornika górnego.There is a loading opening with a cover on the top of the shaft and an inspection window on the side, the lower edge of which is at the level of the upper edge of the upper tank.

Po przeciwnej stronie komory grzewczej znajduje się okno technologiczne komory wraz z mechanizmem jego zamykania i otwierania.On the opposite side of the heating chamber there is the chamber's technological window with the mechanism of its closing and opening.

Piec wyposażony jest w trzy palniki gazowe generujące płaskie płomienie, usytuowane blisko poziomu lustra metalu w zapełnionej wannie. Jeden palnik umieszczony jest w szybie nad zbiornikiem górnym z ciekłym metalem, i służy do bezpośredniego topienia i ciągłego nagrzewania metalu zalegającego w górnym zbiorniku, drugi palnik umieszczony jest na styku łączenia się zbiornika górnego z wanną zlewową, poprzez kanał przelewowy, a jego płomień jest skierowany na strugę metalu przepływającego z tego zbiornika do wanny, a trzeci, usytuowany w pobliżu okna technologicznego wanny, jest używany tylko w przypadku obniżenia temperatury w komorze grzewczej poniżej temperatury wymaganej.The furnace is equipped with three gas burners generating flat flames, located close to the metal mirror level in a full tub. One burner is placed in the shaft above the upper tank with liquid metal, and is used for direct melting and continuous heating of the metal lying in the upper tank, the second burner is located at the contact point of the upper tank with the sink, through the overflow channel, and its flame is directed on the stream of metal flowing from this tank to the bathtub, and the third one, located near the process window of the bathtub, is used only when the temperature in the heating chamber is lower than the required temperature.

Przechył pieca dokonywany jest przy pomocy mechanizmu hydraulicznego. Podczas przechyłu następuje opróżnianie pieca z ciekłego aluminium poprzez otwór wylewowy usytuowany z boku pieca, ponad maksymalnym poziomem lustra ciekłego metalu zawartego w wannie.The furnace is tilted using a hydraulic mechanism. During tilting, the furnace is emptied of liquid aluminum through a spout located on the side of the furnace, above the maximum level of the liquid metal mirror contained in the tub.

Po załadowaniu szybu pieca wsadem aluminiowym jego dolna warstwa osiada na dnie zbiornika górnego, płomień pierwszego palnika zaczyna topić metal, który w postaci ciekłej zapełnia ten zbiornik i po osiągnięciu poziomu ponad krawędzią kanału przelewowego, łączącego ten zbiornik z wanną, zaczyna jednym grubym strumieniem przelewać się do wanny zlewowej, przy czym przelew odbywa się w atmosferze płaskiego płomienia podgrzewającego ten strumień, i jednocześnie chroniącego go przed utlenieniem.After loading the furnace shaft with aluminum charge, its lower layer settles on the bottom of the upper tank, the flame of the first burner begins to melt the metal that fills the tank in liquid form and after reaching the level above the edge of the overflow channel connecting this tank with the bath, it begins to overflow in one thick stream to a sink bath, the overflow takes place in the atmosphere of a flat flame that heats this stream and at the same time protects it against oxidation.

Po wypełnieniu po raz pierwszy zbiornika górnego ciekłym metalem proces topienia wsadu w szybie odbywa się samoczynnie, poprzez grawitacyjne osiadanie wsadu w ciekłym metalu ogrzewanym pierwszym palnikiem. Ciepło spalin, generowane przez palniki, kierowane jest do instalacji odciągowej poprzez szyb pieca, dzięki czemu wsad podlega wstępnemu nagrzaniu przez co zmniejsza się zużycie gazu na jego całkowite stopienie, a spaliny po przejściu przez stos wsadu są schłodzone przez co są mniej aktywnie chemiczne i mniej szkodliwe dla środowiska.After the upper tank is filled with liquid metal for the first time, the process of melting the charge in the shaft takes place automatically, through gravitational settling of the charge in the liquid metal heated by the first burner. The flue gas heat generated by the burners is directed to the extraction system through the furnace shaft, thanks to which the charge is preheated, which reduces the gas consumption for its complete melting, and the flue gas, after passing through the charge stack, is cooled down, making it less active and less chemical. harmful to the environment.

Opróżnianie wanny pieca z ciekłego metalu odbywa się przez otwór wylewowy, umieszczony z boku pieca, podczas jego przechyłu realizowanego przy pomocy hydraulicznego mechanizmu przechyłu, w który piec jest wyposażony.The furnace tub is emptied of liquid metal through a pouring opening located on the side of the furnace, during its tilting by means of a hydraulic tilting mechanism with which the furnace is equipped.

Elementy stalowe, zawarte ewentualnie w złomie aluminium poddanemu topieniu, osiadają na dnie zbiornika górnego, na małej powierzchni, mają krótki kontakt z ciekłym metalem oraz są łatwe do usunięcia przez okno rewizyjne szybu.Steel elements, possibly contained in the scrap of melted aluminum, settle on the bottom of the upper tank, on a small surface, have a short contact with molten metal and are easily removed through the shaft inspection window.

Piec według wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunkach, na których Fig. 1 przedstawia podłużny przekrój pieca w płaszczyźnie pionowej, a Fig. 2 - przekrój pieca w płaszczyźnie poziomej.The furnace according to the invention is illustrated in an exemplary embodiment in the drawings, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of the oven in a vertical plane, and Fig. 2 shows a section of the oven in a horizontal plane.

Piec posiada komorę grzewczą (1) z wanną zlewową, połączoną trwale z szybem załadowczym (2) mającym od dołu zbiornik górny (3) usytuowany na poziomie górnej krawędzi wanny, który połączony jest kanałem przelewowym (5) z wanną zlewową w komorze (1). Od góry szybu usytuowany jest otwór załadowczy z pokrywą (4) a z boku znajduje się okno rewizyjne (7). Po przeciwnej stronie komora (1) posiada okno technologiczne (6) wraz z osprzętem. Wewnątrz szybu (2) umieszczony jest palnik gazowy (8.1) a wewnątrz komory (1) umieszczone są dwa palniki (8.2) i (8.3). Piec jest wyposażony w hydrauliczny mechanizmu przechyłu (9) a jego opróżnianie odbywa się przez otwór wylewowy (10). Spaliny z pieca wydalane są na zewnątrz poprzez kanał odprowadzania spalin (11).The furnace has a heating chamber (1) with a sink tub, permanently connected to a loading shaft (2) with an upper tank (3) at the bottom, located at the upper edge of the tub, which is connected with an overflow channel (5) with a sink tub in the chamber (1) . There is a loading opening with a cover (4) on the top of the shaft and an inspection window (7) on the side. On the opposite side, the chamber (1) has a technological window (6) with accessories. Inside the shaft (2) there is a gas burner (8.1) and inside the chamber (1) there are two burners (8.2) and (8.3). The furnace is equipped with a hydraulic tilt mechanism (9) and is emptied through the discharge opening (10). The exhaust gases from the stove are discharged to the outside through the exhaust gas duct (11).

Claims

Patent claim

1. Tilting furnace for aluminum melting with gas heating, having a heating chamber with a liquid metal basin permanently connected to the shaft for the aluminum scrap charge, characterized in that the shaft (2) at the bottom has an upper tank located at the level of the upper edge of the bath (3) for liquid metal, connected by an overflow channel (5) with a sink tub located in the heating chamber (1).