[发明专利]可提高使用寿命和热效率的铝熔炼炉

说明书

技术领域

本发明涉及工业炉耐火炉衬技术，具体说是涉及一种可提高使用寿命和热效率的铝熔炼炉。

背景技术

铝熔炼炉泛指各种用于原铝铸造、铝基合金熔炼及固体铝熔化等的热工炉窑设备，主要包括各种容量的混合炉、静置炉、保温炉、熔化炉等。目前国内铝熔炼炉炉衬多数由耐火砖和硅藻土保温砖砌筑而成。但这种炉衬结构具有以下缺点：①使用泥浆砌筑耐火砖，砖缝的存在极大地影响了炉衬的整体性和气密性。在熔炼炉投入使用后，高温下耐火砖和耐火泥浆产生不一致的永久线收缩，导致砖缝加大，使铝熔液渗入砖缝和炉衬挂渣。渗铝严重时，熔池部分的衬体、保温层甚至炉壳被熔蚀破坏，炉体钢板外撑变形严重，炉底砖上抬漂浮。由于砖缝扩大，渗入的铝与炉内的炉渣连体，既使炉膛的有效容积减小，又造成了熔炼过程中清炉的困难，影响作业进程和生产量。②炉顶采用异形砖砌筑，形状复杂，制作周期长，施工难度大，实际使用中经常出现部分掉砖现象；在需局部维修时必须将炉顶大面积扒开才能更换异形砖，修补难度大，材料浪费大。③砖砌炉顶使用一段时间后会发生错位下沉的现象，极大影响炉顶设置的发热元件的使用寿命，增加发热元件的损耗。④耐火粘土砖抗铝液侵蚀能力较差，从大修时取出的粘土砖的外观观察，使用2～3年后砖表面颜色发黑，并有20～30mm的渗透层，表面鳞片状剥裂严重，砖的脆性加大。⑤耐火粘土砖的导热系数较高，炉体热损失较大。上述问题的存在使铝熔炼炉的使用处于较低水平，炉衬寿命短，炉体热损失大。实际的使用情况统计，一般砖砌结构炉衬的熔炼炉使用2～3年后就必须大修。随着铝合金品种的增加，熔炼炉炉内成分、气氛的日趋复杂，对炉衬的要求越来越高，要克服砖砌内衬的性能缺陷，提高熔炼炉炉衬寿命，提高炉体的热效率，必须采用新的内衬工艺。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种可提高使用寿命和热效率的铝熔炼炉。以解决传统砖砌炉衬渗铝、挂渣、炉顶掉砖以及炉衬耐火材料不耐侵蚀、炉体热损失较大的问题，从而使铝熔炼炉炉衬寿命和热效率得到大幅度提高。

本发明的目的可采用下述技术措施来实现：

由于熔化的铝液具有极强的渗透能力，解决内衬渗铝问题最根本的办法就是消除内衬上的各种接缝，因此采用整体浇注内衬是最行之有效的方案。

具体讲，本发明的铝熔炼炉包括外壳体，以及覆着在外壳体内壁上的炉衬层，所述的炉衬层中的工作层——即炉底、炉墙、炉顶的工作层均采用耐火浇注料整体浇注施工构筑；其中：

本发明中所述的炉底部分的炉衬层具体结构如下：由于炉底工作层长期受铝液浸泡，虽不接触炉渣和炉内气氛，但要有效对抗铝液的侵蚀和渗透，因此在实施整体浇注时，按常规的耐火浇注料施工工艺一次浇注完成即可，不留设任何施工接缝，在材料性能满足要求的时候可以保证炉底无铝液渗透，提高保温效果；

本发明中所述的炉顶部分的炉衬层具体结构如下：为避免掉砖损坏加热元件，加大炉体的热损失，炉顶工作层采用锚固砖吊挂配合整体浇注的结构。使用吊挂砖的目的是为了加大炉顶的结构稳定，提高整体强度，避免炉顶下沉。由于发热元件设置在炉顶部位，因此采用平顶结构加大炉顶下压，以及在炉顶浇注体上铺贴一层15-30mm的耐火陶瓷纤维增强保温，以提高加热效率。吊挂砖材质根据所使用的内衬耐火浇注料的材质进行选择，通常可以使用高铝质材质。炉顶整体浇注时材料中无须留设膨胀缝，而将膨胀缝沿炉壳四周留设，可保证炉衬的整体性。

本发明中所述的炉墙部分的炉衬层具体结构如下：这是熔炼炉炉衬中最关键的部位，其上部接触炉内气氛和炉渣，下部受铝液浸泡。所以炉墙在采用平直式整体浇注工作层的同时对其结构形式也做了必要的调整，采用复合炉墙结构。复合炉墙结构由耐火陶瓷纤维+轻质隔热浇注料(或轻质隔热耐火砖)+耐火浇注料构成，其目的为：①加强炉墙的保温，提高熔炼炉的热效率；②耐火浇注料内衬施工不能留设膨胀缝，所以利用耐火陶瓷纤维的可压缩性来吸收高温下炉墙材料发生的膨胀，增强炉衬的稳定性，避免发生结构性损坏；③可以减薄炉衬，节约材料使用，提高熔炼炉的有效容积。所述轻质隔热浇注料可采用高铝质或粘土质材料。

整体浇注内衬的构筑均采用常规的耐火浇注料的施工工艺，但每个部位均应一次施工完成，不留设膨胀缝；不同部位的施工接缝采用预留槎口、刮毛已施工表面等方式减至最小。

本发明中所述的复合炉墙结构的具体结构方式如下：包括直接与外壳体内壁相结合的由耐火陶瓷纤维材料构成的内夹层、由耐火浇注料构成的外部工作层、以及位于内夹层和外部工作层之间的采用轻质隔热浇注料或轻质隔热耐火砖构成的中间夹层。