RU2114363C1

RU2114363C1 - Melting furnace

Info

Publication number: RU2114363C1
Application number: RU96124700A
Authority: RU
Inventors: Ф.М. Летучий; В.В. Осипов; Ю.Н. Юдин
Original assignee: Юдин Юрий Николаевич
Priority date: 1996-12-24
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1998-06-27

Abstract

FIELD: reworking of scrap of non-ferrous metals in reverberant melting furnaces; melting of secondary aluminium material in particular. SUBSTANCE: melting furnace includes chamber with inclined hearth for melting the starting raw material and separating the main material from foreign matter; chamber has port for loading the raw material and discharging foreign matter; furnace is also provided with chamber for receiving the melt of main material with tap-hole located in its bottom. Inclined hearth of melting chamber is made in form of widening chute having sag. Surface of arch is sloping. Burner devices (reduced by one) are mounted in one of side walls of melting chamber; burners fitted in side walls of melting chambers are located in different directions so that vertical projections of geometric axes of burners do not intersect in working space of chamber; simultaneously, burner device of melt receiving chamber is so positioned that geometric axis of burner runs in parallel with longitudinal axis of furnace at shift towards wall of melting chamber where lesser number of burners is mounted. EFFECT: enhanced thermal efficiency and increased productivity of furnace; improved quality of product due to definite location of burners, gas discharge ports and change in shape of hearth and arch. 5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к металлургическому оборудованию и может быть использовано при переработке скрапа на плавильных отражательных печах для получения цветных металлов, в частности алюминия. The invention relates to metallurgical equipment and can be used in the processing of scrap on smelting reflective furnaces to produce non-ferrous metals, in particular aluminum.

Известна пламенная печь ля плавки цветных сплавов [1], содержащая корпус из огнеупорных материалов с окнами загрузки сырья, подачи флюса и добавок, леткой для выпуска металла, плавильную камеру, горелочное устройство. Known flame furnace for melting non-ferrous alloys [1], containing a casing of refractory materials with windows for loading raw materials, supply of flux and additives, tap hole for the release of metal, melting chamber, burner.

Такая печь имеет малую производительность, низкий коэффициент полезного действия и повышенный расход топлива. При этом конструкция печи не позволяет в ходе плавки удалять инородные включения ввиду отсутствия пода у окна загрузки сырья, в результате чего получаемый металл имеет невысокое качество. Such a furnace has low productivity, low efficiency and increased fuel consumption. Moreover, the design of the furnace does not allow the removal of foreign inclusions during melting due to the lack of a hearth at the raw material loading window, as a result of which the metal obtained is of poor quality.

Известна печь для переработки вторичного алюминиевого сырья [2], которая включает камеру с наклонным подом для расплавления исходного скрапа (лома) и отделения инородных включений, снабженную загрузочным приспособлением и окном для выгрузки инородных включений посредством скребков, камеру для накопления расплава основного материала, его плавки и расшихтовки, снабженную леткой, и рафинировочную камеру, причем все три камеры соединены между собой переточными каналами и расположены каскадно. A known furnace for processing secondary aluminum raw materials [2], which includes a camera with an inclined hearth for melting the original scrap (scrap) and separation of foreign inclusions, equipped with a loading device and a window for unloading foreign inclusions through scrapers, a chamber for accumulating the melt of the main material, its melting and reconditioning, equipped with a notch, and a refining chamber, moreover, all three chambers are interconnected by transfer channels and are cascaded.

При использовании такой печи удается получить продукцию по качеству, не уступающую первичному металлу, кроме того, тепловая эффективность такой печи относительно невелика ввиду каскадного разделения рабочего пространства и необходимости поддержания за счет дополнительного расхода топлива необходимой температуры в раздельных частях рабочего пространства. When using such a furnace, it is possible to obtain products of a quality not inferior to the primary metal, in addition, the thermal efficiency of such a furnace is relatively small due to the cascade separation of the working space and the need to maintain the required temperature in separate parts of the working space due to additional fuel consumption.

Известна печь, содержащая корпус из огнеупорных материалов, внутри которого образована правильная камера и копильник, соединенные между собой переточной леткой, в боковой стенке корпуса установлено горелочное устройство, торцевая стенка имеет загрузочное окно, снабженное подом на всю ширину загрузочного окна с выполненными в нем продольными каналами и установленным с уклоном в сторону плавильной камеры, и дымоотводящий канал с забором газов сгорания на уровне свода загрузочного окна [3]. A furnace is known, comprising a housing made of refractory materials, inside which a regular chamber and a piggy bank are formed, interconnected by a recess, a burner is installed in the side wall of the housing, the end wall has a loading window provided with a hearth across the entire width of the loading window with longitudinal channels made in it and installed with a bias towards the melting chamber, and a flue channel with the intake of combustion gases at the level of the roof of the loading window [3].

Недостатком такой печи является повышенные насыщение металла газами сгорания и потери металла на угар ввиду локального перегрева, а также относительно низкая производительность. The disadvantage of this furnace is the increased saturation of the metal with combustion gases and metal loss due to local overheating, as well as the relatively low productivity.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является печь для переплавки вторичного алюминиевого сырья [4]. Closest to the proposed invention is a furnace for remelting secondary aluminum raw materials [4].

Такая печь содержит корпус из огнеупорных материалов со сводом, размещенные в корпусе плавильную камеру с наклонным подом и камеру плавки и накопления с окнами для загрузки и выгрузки основного сырья, инородных включений и шихтовых материалов, летку для выгрузки и/или разливки основного материала, расположенную на дне камеры плавки и накопления, горелочное устройство, размещенное в боковой стенке плавильной камеры. Such a furnace contains a casing made of refractory materials with a vault, a melting chamber with an inclined hearth and a melting and storage chamber with windows for loading and unloading the main raw materials, foreign inclusions and charge materials, a tap hole for unloading and / or pouring the main material, located on bottom of the melting and storage chamber, a burner device located in the side wall of the melting chamber.

Однако, как и для алюминиевой печи [3], в такой печи для переплавки вторичного алюминиевого сырья имеет место локальный перегрев металла, результатом чего являются относительно завышенные потери металла на угар и насыщение металла газами сгорания. However, as for an aluminum furnace [3], in such a furnace for remelting secondary aluminum raw materials, local overheating of the metal takes place, which results in relatively high losses of metal due to burning and saturation of the metal with combustion gases.

Создание плавильной печи для переплавки вторичного цветного сырья, в частности алюминиевого, с более высокой производительностью и тепловой эффективностью, позволяющей получать продукт, равноценный по качеству первичному металлу, является задачей, на решение которой направлено изобретение. The creation of a melting furnace for the smelting of secondary non-ferrous raw materials, in particular aluminum, with higher productivity and thermal efficiency, which allows to obtain a product of equal quality to the primary metal, is the problem to which the invention is directed.

Для достижения этого технического результата плавильная печь, содержащая корпус из огнеупорных материалов, окна загрузки-выгрузки сырья и инородных включений и шихтовых материалов, расположенные внутри плавильная камера с наклонным подом и камера плавки и накопления, установленные в стенках горелочные устройства, и дымоотводящие каналы, имеет поверхность наклонного пода в форме расширяющегося желоба с нарастающим прогибом, покатую поверхность свода камеры плавки и накопления, размещенные в боковых стенках плавильной камеры напротив друг друга на равном уровне от линии прогиба горелочные устройства таким образом, что проекции осей горелок одной стенки перпендикулярны осевой линии печи, а проекции осей горелок другой стенки направлены в сторону камеры плавки и накопления под максимально возможным углом к осевой линии печи, не пересекая в рабочем пространстве камеры плавления проекции осей других горелок камеры, причем на такой стенке по сравнению с противоположной стенкой устанавливается на одно горелочное устройство меньше, установленное в торцевой стенке камеры плавки и накопления горелочное устройство, размещенное на одном уровне с горелочным устройством внутреннего края плавильной камеры таким образом, что ось горелки смещена в сторону боковой стенки плавильной камеры с уменьшенным количеством горелочных устройств и проходит параллельно осевой линии печи, окна для вывода газов сгорания в дымоотводящие каналы, размещенные на одном уровне с горелочным устройством камеры плавки и накопления и устроенные в боковых стенках плавильной камеры, причем в стенке с уменьшенным количеством горелочных устройств окно для вывода газов сгорания установлено напротив горелочного устройства внутреннего края плавильной камеры, а в другой стенке - между горелочными устройствами внешнего края плавильной камеры. To achieve this technical result, a melting furnace containing a housing made of refractory materials, loading and unloading windows of raw materials and foreign inclusions and charge materials, located inside the melting chamber with an inclined hearth and a melting and storage chamber installed in the walls of the burner device, and smoke channels, has the surface of the inclined hearth in the form of an expanding groove with increasing deflection, the sloping surface of the roof of the chamber of the melting and accumulation, located in the side walls of the melting chamber opposite each other at an equal level from the deflection line of the burner in such a way that the projections of the axes of the burners of one wall are perpendicular to the axial line of the furnace, and the projections of the axes of the burners of the other wall are directed towards the melting and accumulation chamber at the maximum possible angle to the axial line of the furnace, without intersecting in the working the space of the melting chamber of the projection of the axes of other burners of the chamber, and on such a wall, in comparison with the opposite wall, one less burner device is installed, installed in the end wall of the chamber of melting and accumulation, the burner device is located on the same level as the burner device of the inner edge of the melting chamber so that the axis of the burner is biased towards the side wall of the melting chamber with a reduced number of burner devices and runs parallel to the center line of the furnace, windows for the output of combustion gases into the flue channels placed on the same level with the burner device of the melting and storage chamber and arranged in the side walls of the melting chamber, and in the wall with a reduced number of burner x devices window for displaying the combustion gas burner device is installed opposite the internal edges of the melting chamber and the other wall - burning devices between the outer edge of the melting chamber.

При этом под плавильной камеры плавно расширяется до ширины камеры плавки и накопления и имеет параболическую форму контура прогиба со стрелой прогиба, нарастающей по длине желоба, от нуля до величины предпочтительно составляющей 0,1 длины желоба, свод плавильной камеры плавно переходит в свод камеры плавки и накопления, имея уклон предпочтительно от 1:10 до 1:4, в плавильной камере установлено предпочтительно три горелочных устройства, ось горелки горелочного устройства камеры плавки и накопления смещена от оси печи на расстояние, предпочтительно составляющее 0,2 ширины камеры. Moreover, under the melting chamber, it gradually expands to the width of the melting and accumulation chamber and has a parabolic shape of the deflection contour with a deflection arrow growing along the length of the chute, from zero to a value preferably of 0.1 length of the chute, the arch of the melting chamber smoothly passes into the arch of the melting chamber and accumulation, having a slope of preferably from 1:10 to 1: 4, preferably three burner devices are installed in the melting chamber, the axis of the burner of the burner device of the melting and accumulation chamber is offset by a distance from the furnace axis, preferably composing 0.2 chamber widths.

Наклонный под плавильной камеры в виде расширяющегося желоба с нарастающим прогибом позволяет технологически равномерно по ширине камеры подавать на плавление скрап, высвобождать из расплавляющегося скрапа инородные включения для последующего механического удаления их скребками. Размещение в плавильной камере горелочных устройств, не допуская пересечения геометрических осей факелов раскаленных продуктов сгорания, формирует равномерно-объемное светящееся высокотемпературное пламя для прямого направленного радиационного теплообмена в рабочем пространстве печи, способствует выравнивают температуры газов сгорания, равномерной теплоотдаче-излучению поверхности пламени металлу, предупреждая локальный перегрев, а взаимное их расположение на боковых стенках обеспечивает усиление формирования вихревого потока раскаленных газов, интенсивность перемешивания отдельных струй-факелов, усиливающееся смещенным относительно продольной оси печи потоком продуктов сгорания от горелочного устройства камеры плавки и накопления, повышая эффективность теплоотдачи излучением в замкнутом пространстве пламенной печи. КПД и производительность плавильной печи. Наличие покатости свода камер, их взаиморасположение с наклонным подом камеры плавления и с зеркалом расплавленного металла дополнительно повышают эффективность углового коэффициента излучения по всем направлениям облучения. Взаимное расположение окон для вывода газов сгорания по отношению к поверхности расплавленного металла, отдаление потока выводимых газов сгорания от зеркала металла в ванне камеры плавки и накопления уменьшают интенсивность непосредственного контакта с печными газами, снижая потери металла на угар и его насыщение газом. Inclined under the melting chamber in the form of an expanding trough with increasing deflection allows technologically uniform scrap width to be applied to the melting chamber, to release foreign inclusions from the melting scrap for subsequent mechanical removal by scrapers. Placing burner devices in the melting chamber, avoiding the intersection of the geometric axes of the torches of incandescent products of combustion, forms a uniformly-luminous luminous high-temperature flame for direct directed radiation heat transfer in the working space of the furnace, helps to equalize the temperature of the combustion gases, uniform heat-radiation of the flame surface to the metal, preventing local overheating, and their mutual arrangement on the side walls provides increased formation of a vortex flow hot gases, the intensity of mixing individual streams, flames, increasing the offset relative to the longitudinal axis of the furnace a stream of combustion products from the burner chamber smelting device and accumulation, improving heat radiation efficiency in the enclosed space of the combustion furnace. Efficiency and productivity of the melting furnace. The presence of slope of the arch of the chambers, their relative position with the inclined hearth of the melting chamber and with the mirror of molten metal additionally increase the efficiency of the angular emissivity in all directions of irradiation. The mutual arrangement of the windows for the output of combustion gases relative to the surface of the molten metal, the separation of the flow of exhaust gases from the metal mirror in the bath of the melting and storage chamber reduce the intensity of direct contact with furnace gases, reducing the loss of metal due to burning and its saturation with gas.

На фиг. 1 показан общий вид печи, вертикальный разрез; на фиг. 2 - дана схема размещения горелочных устройств и окон вывода газов сгорания, продольный разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a general view of the furnace, a vertical section; in FIG. 2 - shows a layout of burner devices and windows for the output of combustion gases, a longitudinal section AA in FIG. one.

Печь плавильная для переработки вторичного цветного металла включает корпус 1 из огнеупорных материалов, в торцевой стенке 2 которого устроено окно 3 загрузки сырья и выгрузки инородных включений, а в боковой стенке 4 устроено окно 5 подачи шихтовых материалов, расположенную в корпусе 1 плавильную камеру 6, имеющую наклонный под 7, выполненный расширяющимся от окна 3 в направлении камеры 6 в виде желоба 8 с нарастающим прогибом с установленными в боковых стенках 4 и 9 камеры 6 горелочными устройствами 10 (на фиг. 2 горелки обозначены поз. 10а, 10б и 10в) и устроенными окнами 11 вывода газов сгорания в дымоотводящие каналы 12 и камеру плавки и накопления 13, имеющую летку 14 для выгрузки и/или разлива основного материала и свод 15, выполненный покатым в направлении торцевой стенки 16, в которой установлено горелочное устройство 17. A melting furnace for processing non-ferrous non-ferrous metal includes a housing 1 made of refractory materials, in the end wall 2 of which there is a window 3 for loading raw materials and unloading of foreign inclusions, and in the side wall 4 there is a window 5 for supplying charge materials located in the housing 1 with a melting chamber 6, having inclined under 7, made expanding from the window 3 in the direction of the chamber 6 in the form of a groove 8 with increasing deflection with burner devices 10 installed in the side walls 4 and 9 of the chamber 6 (in Fig. 2, the burners are designated 10a, 10b and 10c) and arranged windows 11 for outputting combustion gases into the smoke exhaust channels 12 and a smelting and storage chamber 13 having a notch 14 for unloading and / or spilling of the main material and a vault 15 made sloping in the direction of the end wall 16 in which the burner device 17 is installed.

Печь плавильная работает следующим образом. Melting furnace operates as follows.

В разогретую печь через окно 3 загружают лом цветного металла, например алюминиевый скрап, и расплавляют на поде 7. Расплав по желобу 8 наклонной плоскости пода 7 стекает в ванну камеры для накопления расплава основного материала и его плавки 13. Инородные включения при этом остаются на поде 7 и по мере их накопления выгружаются скребками наружу через окно 3. Жидкий металл скапливается в камере 13. Через окно 5 загружают расшихтованные материалы. После наполнения ванны камеры 13 вскрывают летку 14 и металл выгружают. Non-ferrous metal scrap, for example aluminum scrap, is loaded into the preheated oven through window 3 and melted on the hearth 7. The melt flows along the groove 8 of the inclined plane of the hearth 7 into the chamber bath to accumulate the main material melt and melt 13. Foreign inclusions remain on the hearth 7 and as they accumulate, they are discharged by scrapers outward through the window 3. Liquid metal accumulates in the chamber 13. The expanded materials are loaded through the window 5. After filling the bath chamber 13 open the notch 14 and the metal is unloaded.

Поскольку встречные взаимнонепересекающиеся по направлению в рабочем пространстве камеры плавления 6, но направленные по отношению друг к другу определенным по настоящему изобретению образом факелы сгорания топлива горелок 10, например, от горелок 10а, 10б и 10в в случае применения трех горелочных устройств в камере 6 совместно с факелом от горелки 17, направление оси которой по отношению к осевой линии печи смещено в сторону стенки 9 с меньшим по сравнению со стенкой 4 количеством горелочных устройств 10, например на 0,2 ширины камеры 13, с учетом взаимного расположения по отношению к светящемуся пламени поверхности свода 15, уклон покатости которого составляет, например, от 1:10 до 1:4 зеркала расплавленного металла в ванне камеры 15 и окон 11 вывода газов сгорания, наиболее оптимально, как показали испытания, формируют в замкнутом пространстве пламенной печи интенсивный вихревой поток раскаленных газов с относительно равномерно-объемной радиационной составляющей, что уменьшает интенсивность непосредственного контакта металла с печными газами таким образом, способствуя предупреждению локального перегрева металла, снижению потери металла на угар при одновременном улучшении эффективности углового коэффициента излучения по направлениям облучения, что повышает КПД и производительность плавильной печи, качество выплавляемого металла. Since the reciprocal mutually disjoint in the working space direction of the melting chamber 6, but directed relative to each other in the manner defined by the present invention, the combustion torches of the fuel of the burners 10, for example, from the burners 10a, 10b and 10b in the case of using three burner devices in the chamber 6 together with torch from the burner 17, the axis of which with respect to the centerline of the furnace is shifted towards the wall 9 with a smaller number of burner devices 10 compared to the wall 4, for example, by 0.2 width of the chamber 13, taking into account the borrowed location relative to the luminous flame of the surface of the vault 15, the slope of the slope of which is, for example, from 1:10 to 1: 4 mirrors of molten metal in the bath of the chamber 15 and the windows 11 of the exit of combustion gases, the most optimal, as shown by tests, is formed in a closed the space of the flame furnace is an intense vortex flow of hot gases with a relatively uniform volumetric radiation component, which reduces the intensity of direct contact of the metal with the furnace gases, thus contributing to the prevention the local overheating of the metal, reducing the loss of metal due to waste while improving the efficiency of the angular emissivity in the directions of irradiation, which increases the efficiency and productivity of the melting furnace, the quality of the smelted metal.

Использованные источники информации
1. Печи в литейном производстве: Атлас конструкций /Благонравов Б.П. и др. - М.: Машиностроение, 1989, с. 99-100.Used sources of information
1. Furnaces in foundry: Atlas of structures / Blagonravov B.P. et al. - M.: Mechanical Engineering, 1989, p. 99-100.

2. Авторское свидетельство СССР N 623086, кл. F 27 B 3/04, 1978. 2. Copyright certificate of the USSR N 623086, cl. F 27 B 3/04, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР N 1803687, кл. F 27 B 3/04, 1993. 3. Copyright certificate of the USSR N 1803687, cl. F 27 B 3/04, 1993.

Claims

1. A melting furnace for processing non-ferrous non-ferrous metal, comprising a housing made of refractory materials with a vault, a melting chamber with an inclined hearth and a melting and storage chamber with windows for loading and unloading basic raw materials, foreign inclusions and charge materials, a burner placed in the side wall of the melting chamber, a tap hole for unloading and / or pouring of the main material, located in the melting and storage chamber, characterized in that it is additionally equipped with burner devices and, located in the side walls of the melting chamber and in the end wall of the melting and storage chamber, the surface of the inclined hearth of the melting chamber is made in the form of an expanding groove with a deflection that grows in the direction from the raw material loading and unloading window to the melting and storage chamber, the surface of the roof of the melting chamber and accumulation is made sloping away from the melting chamber, smoke exhaust channels are made in the walls of the melting chamber, burner devices of the melting chamber are placed in a row opposite each other in the side walls of the furnace at an equal level from the arrow line of the deflection of the inclined hearth, while on one side wall there is one burner less, the vertical projections of the geometric axes of the burners of the burner devices, the walls with a large number of burners are perpendicular to the longitudinal axis of the furnace, and the vertical projections of the geometric axes of the burners of the burner devices are different the walls with a smaller number of burners are directed towards the melting and accumulation chamber at the maximum possible angle to the longitudinal axis of the furnace, without intersecting the projections of the axes of the burners of the burners at of the melting chamber in the working space of the chamber, the burner of the melting and storage chamber is installed opposite the loading and unloading window, offset from the longitudinal axis of the furnace towards the side wall of the melting chamber with a reduced number of burner devices and placed on the same level with the burner device closest to the melting chamber and accumulation, while the geometrical axis of the burner is directed parallel to the axis of the furnace, in the side walls of the melting chamber there are windows for the output of combustion gases into the smoke exhaust channels, the melting and accumulation chambers placed at the same level with the burner device, while in the wall with a reduced number of burner devices, the window for discharging combustion gases is made opposite the burner device closest to the melting and accumulation chamber, and in the other wall the window is made between the burner devices.

2. The melting furnace according to claim 1, characterized in that the sloping furnace under the melting chamber expands smoothly to the width of the melting and storage chamber and has a deflection contour of a parabolic shape, while the deflection boom increases along the length of the groove to a value of 0.1 of the length of the groove.

3. The melting furnace according to claim 1, characterized in that the arch of the melting chamber smoothly passes into the arch of the chamber of melting and accumulation, while the arches of the chambers have a slope of 1:10 to 1: 4.

4. The melting furnace according to claim 1, characterized in that the geometric axis of the burner of the burner device of the melting and storage chamber is offset by a distance of 0.2 chamber width.

5. The melting furnace according to claim 1, characterized in that three burner devices are installed in the melting chamber.