[发明专利]一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉

说明书

本发明公开了一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉，包括炉体外壳、炉体保温层和坩埚等；坩埚的底部设置有出液口，其与炉体外壳外相连，出液口的出口处设置有出液口堵塞；坩埚的顶部开口处设置有坩埚内衬，坩埚内衬和坩埚外壁衬套从内外对坩埚进行柔性保护；坩埚内衬上设置有坩埚内衬法兰，坩埚内衬法兰将坩埚内衬固定，并与炉体外壳连接；炉体外壳的顶部开口处设置有顶盖外壳，顶盖外壳的顶部设置有顶盖外罩，顶盖外壳内通过顶盖保温层法兰设置有顶盖保温层，顶盖保温层设置有加热系统。本发明通过顶部的红外加热管对铝合金进行辐射加热熔炼，适用于大型铝合金锭的快速熔炼，较传统的电阻加热熔炼炉和电磁感应熔炼炉相比具有经济、清洁和高效的优点。

技术领域

本发明属于金属熔炼技术领域，具体涉及一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉。

背景技术

随着近年来高端制造业的快速发展，高性能铝合金的需求也日益提升，国内铝合金的总产量从2013年的868万吨快速增长到2019年的1235万吨，增幅达到了42.2％，随之带来的对铝合金的熔炼需求也急剧增加。同时，随着国家对铝合金生产企业的节能环保要求进一步提升，如《铝合金建筑型材单位产品能源消耗限额》GB 21351-2008规定炉炼炉喂给料的综合能耗需在现有标准上降低6.7％～9.7％等，对铝合金熔炼的低能耗低污染需求愈加严格。目前市面上的主流铝合金熔炼设备主要分为三种：

1.电磁感应加热式。电磁感应加热式的熔炼炉通过将感应线圈包裹整个炉体，通过导电产生的电涡流使得炉体内的铝合金加热熔炼，这种加热方式可以使得加热温度达到900℃，但是具有极大缺点：噪音大、辐射大、能耗极高、环境污染严重，同时对操作人员身体有损。

2.传统电阻丝加热式。传统电阻丝加热式的熔炼炉通过炉体周围布置的加热丝的热阻效应对铝合金进行加热熔炼，这种熔炼方式具有功耗大、升温速率低、效率低等缺点。

3.内置电热管加热式。内置电热管加热式的熔炼炉通过在炉体内置电加热管，实现了对铝合金的快速加热，但是却有着发热管寿命低、易腐蚀漏电的缺点。

综合以上三种现有铝合金熔炼炉而言，都存在着能耗大、污染大、效率低等缺点，这里我们采取一种基于石英灯直接辐射加热的方式实现熔炼炉的高温环境，可极大满足低能耗、无污染的铝合金熔炼需求，其基本原理如下所示：

对于铝合金熔炼而言，必须通过传导、对流、辐射这三种途径之一对铝合金输入热量。相比较而言，辐射传热具有相对较高的效率，并且不同的金属对于不同波长的电磁波具有不同的吸收效果。对于铝合金而言，由于铝合金的最佳吸收波长(铝-铜、铝-硅合金、Al₂O₃的吸收波长为0.95～2μm、4.2～12μm、1～15μm)正好处于红外波长区域内(0.76～100μm)，因此红外辐射波与铝合金恰好具有“匹配吸收”的效应，所以采用红外辐射加热是最优方式。同时，通过在熔炼炉内布置反辐射材料，可以将绝大部分辐射能量集中于铝合金，既实现了高效低能耗又实现了环保、无污染的目标。

目前，世面上还未出现成功的直接辐照加热式铝合金熔炼炉，综上所述，开发一套经济、高效、清洁的基于红外辐射加热技术的铝合金熔炼设备具有重要实用价值与市场前景。

发明内容

本发明提供了一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉，旨在通过直接红外辐射加热技术对炉体内的铝合金进行快速高效加热熔炼，通过熔炼炉顶部的红外加热器对铝合金进行辐射加热熔炼，同时配合温度测量装置与激光测距仪，对熔炼所需能耗进行精确把控，尤其适用于大型铝合金锭的快速熔炼，具有经济、高效、清洁的优点。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种直接辐照加热式铝合金熔炼炉，包括具有中空腔体且顶部开口的炉体外壳，设置在炉体外壳内的炉体保温层，以及由外至内设置在炉体保温层内的坩埚外壁衬套和坩埚；其中，坩埚的底部设置有出液口，其与炉体外壳外相连，出液口的出口处设置有出液口堵塞；