[发明专利]提高铝及铝合金熔体温度均匀性的等温熔炼炉炉膛结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高铝及铝合金熔体温度均匀性的等温熔炼炉炉膛结构，属于金属冶炼技术领域。

背景技术

铝及铝合金熔炼中存在许多困难，首先，相对于其他金属，铝有较高的比热容及熔化潜热，其次，铝的黑度很小且高温时极易被氧化。对于铝及铝合金的工业熔炼，国内外目前应用最广泛的是反射式熔炼炉，其次是感应熔炼炉和坩埚式熔炼炉，其中反射式熔炼炉占绝大多数。这几种炉型均有各自的优缺点，但一个显著的共同点就是能耗相对较高，热效率较低。

等温熔炼技术是一种全新的熔炼工艺，该技术能源消耗和金属损耗都非常低，是一种高效节能的熔炼工艺。等温熔炼就是在恒定温度下对炉料进行熔炼，在等温熔炼炉炉膛内的铝熔体温度在很小范围内变动，而且各处的温度几乎一致。加热器直接插入熔融材料中，热量经导热管壁被有效的传递给熔融材料，对炉料进行三维加热，熔体温度一致，成分均匀，不会形成温度梯度和热成层现象，熔体品质大大提高。加热器热量几乎全被铝液吸收，提高了热效率，燃烧废气不与熔融金属接触，从而减少氧化损失，并且炉体结构简单，占地面积小，投资大为下降。等温熔炼在生产过程中铝液温度保持在680～760℃，同时向加料井加入冷料，系统所需热量由浸没式加热器供给。炉膛中铝液的流动可以加强铝液与加热器之间的换热能力，但并不是铝液流动速度越大，加热器功率越大，系统的效率就越高。加热区铝液能否与加热器充分换热非常重要，如果铝液流经加热区时由于阻力的原因避开了加热器，或是只有部分铝液经过加热器进行换热，那么加热器的热量就不能充分利用；加热器局部温度很高但是不能被铝液吸收，影响热效率，导致系统温度不均匀，而且会影响加热器的寿命；根据流体的特性行程空间变化会产生旋流，旋流不仅耗能而且加大了对壁面的冲刷侵蚀。

由此可见，等温熔炼炉内部结构对于整个系统的影响较大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种提高铝及铝合金熔体温度均匀性的等温熔炼炉炉膛结构，旨在消除铝液在启炉熔化区内产生的回旋涡流，减小加热区内铝液流量分配不均匀现象，避免温度集中并降低铝液整体温差，加强炉内铝液循环顺畅性和加热温度均匀性，提高等温熔炼效果。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

提高铝及铝合金熔体温度均匀性的等温熔炼炉炉膛结构，特点是：炉膛的中间部位设置有隔墙，隔墙将炉膛划分为启炉熔化区和加热区，启炉熔化区与加热区之间设有通道，启炉熔化区的炉壁上安装有启炉燃烧器，加热区的炉顶上安装有浸没式加热器，浸没式加热器垂直伸入加热区炉膛；在加热区入口处设置有分流挡板，炉体外布置有旋涡加料井和循环泵，循环泵的进口与加热区的炉膛相连通，循环泵的出口与旋涡加料井相连通，旋涡加料井与启炉熔化区的炉膛相连通，构成一个循环系统。

进一步地，上述的提高铝及铝合金熔体温度均匀性的等温熔炼炉炉膛结构，其中，所述隔墙与启炉熔化区的炉壁呈钝角，并圆弧过渡，圆弧角度范围在97～105°。

更进一步地，上述的提高铝及铝合金熔体温度均匀性的等温熔炼炉炉膛结构，其中，所述分流挡板为梯形柱状体，与竖直炉壁连为一体，分流挡板的横截面呈直角梯形，梯形锐角为30°～60°。

再进一步地，上述的提高铝及铝合金熔体温度均匀性的等温熔炼炉炉膛结构，其中，所述分流挡板分为两个部分，靠近加热区部分为实体结构，靠近炉壁部分从上到下开通孔。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

加热隔墙与启炉熔化区炉壁呈钝角并圆弧过渡，消除铝液在隔墙附近产生的回旋涡流；加热区入口设置分流挡板，在加热区内均匀分配铝液流量；该设计加强炉内铝液循环顺畅性和加热温度均匀性，减小炉内铝液的整体温差，增强等温熔炼效果。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明等温熔炼炉系统的俯视示意图；

图2：图1的A-A剖视示意图；

图3：本发明炉膛结构及内部铝液流动示意图；

图4：本发明炉膛内部分流挡板示意图。

图中各附图标记的含义见下表：