一种涡流循环投料的熔炼炉及方法
本发明提供一种涡流循环投料的熔炼炉及方法，包括：炉体、蓄热式燃烧系统、电热式加热装置以及电控系统。该双热式熔炼炉通过电控系统控制蓄热烧嘴的交替循环燃烧来达到对铝料的熔化以及通过控制电磁感应线圈的瞬时感应加热来达到对沉积、堵塞铝料的熔化；炉体内部又分为保温室、泵室和涡流循环装置，通过泵室对保温室流入的铝液进行一定的提升，进一步地流入涡流循环装置时产生冲刷得效果，使得持续投入得铝料在铝液冲刷作用下流入保温室，完成铝料重熔再生循环。本发明有效减少了直接燃烧造成的铝料烧损，大大提升了熔炼效率，且在保证了铝料投放及铝液生成可持续的前提下，降低了企业生产成本和能源损耗。
发明专利
CN202311773838.X
2023-12-22
CN117450783A
2024-01-26
F27B14/06(2006.01)
中信戴卡股份有限公司%中南大学
赵志强;朱志华;柴立元;刘恢;彭聪;白帮伟;唱荣蕾
066011 河北省秦皇岛市经济技术开发区龙海道185号;
北京翔石知识产权代理事务所(普通合伙)
李勇
河北;13
1.一种涡流循环投料的熔炼炉，其特征在于：包括炉体、蓄热式燃烧系统、电热式加热装置以及电控系统，炉体包括涡流循环装置、铝液输送通道Ⅰ、铝液输送通道Ⅱ、铝液输送通道Ⅲ、铝屑进料口、铝锭投料口、泵室和保温室，电热式加热装置包括一级感应线圈和二级感应线圈、中频电源、电磁流量计和漩涡流量计，泵室与保温室之间通过铝液输送通道Ⅲ连接，涡流循环装置与泵室之间通过铝液输送通道Ⅰ连接，涡流循环装置与保温室之间通过铝液输送通道Ⅱ连接，铝屑进料口设置在涡流循环装置上方，一级感应线圈设置在铝液输送通道Ⅰ外侧，二级感应线圈设置在涡流循环装置外侧耐热保温层区域，蓄热式燃烧系统设置在所述保温室左侧。 2.根据权利要求1所述的涡流循环投料的熔炼炉，其特征在于：蓄热式燃烧系统由两个蓄热烧嘴和蓄热体组成，蓄热烧嘴和蓄热体分别成对布置于保温室左侧，电控系统通过控制管道阀门开闭实现蓄热体的循环加热和蓄热烧嘴的交替燃烧，电控系统通过被加热蓄热体温度变化控制阀门切换使得空气流经被加热蓄热体与另一蓄热烧嘴燃气配合燃烧，形成循环加热燃烧。 3.根据权利要求1所述的涡流循环投料的熔炼炉，其特征在于：涡流循环装置与泵室之间通过铝液输送通道Ⅰ连接，泵室内部设置有机械泵用于提升铝液，泵室的出口高于涡流循环装置的入口，使得铝液得以从泵室通过铝液输送通道Ⅰ进入涡流循环装置，且铝液输送通道Ⅰ的半径由下至上逐渐变大。 4.根据权利要求1所述的涡流循环投料的熔炼炉，其特征在于：一级感应线圈包括第一感应线圈、第二感应线圈和第三感应线圈，第一感应线圈形状呈螺旋形，第二感应线圈形状呈“C”形，第三感应线圈形状呈“（”形，一级感应线圈径向参数随着铝液输送通道Ⅰ的半径变化而同向变化。 5.根据权利要求4所述的涡流循环投料的熔炼炉，其特征在于：第一感应线圈缠绕布置于铝液输送通道Ⅰ近涡流循环装置处，第二感应线圈布置于铝液输送通道Ⅰ中部区域，第三感应线圈布置于铝液输送通道Ⅰ近泵室处。 6.根据权利要求1所述的涡流循环投料的熔炼炉，其特征在于：涡流循环装置包括涡流发生通道、碳化硅炉体及耐热保温层，二级感应线圈布置于耐热保温层外部，二级感应线圈下端空间位置分布与涡流循环装置内部铝液出口下端相平齐，且二级感应线圈上端略高于铝液出口上端。 7.根据权利要求4所述的涡流循环投料的熔炼炉，其特征在于：泵室出口与铝液输送通道Ⅰ连接处布置有电磁流量计Ⅰ，铝液输送通道Ⅰ与涡流发生通道连接处布置有电磁流量计Ⅱ，涡流循环装置出口处布置漩涡流量计，用以判定沉积堵塞情况。 8.根据权利要求1所述的涡流循环投料的熔炼炉，其特征在于：蓄热式燃烧系统包括4个蓄热烧嘴和4个蓄热体，其中两个蓄热烧嘴和蓄热体分别成对布置于保温室左侧，另外两个蓄热烧嘴和蓄热体分别成对布置于铝锭投料口对面一侧，保温室熔化铝液上端分别布置一级筛网和二级筛网，其中一级筛网和二级筛网的作用是将铝锭进行筛分且一级筛网的空隙大小是二级筛网的两倍。 9.一种应用权利要求7所述涡流循环投料的熔炼炉的熔炼方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤一，设备初始运行状态下，双热式熔炼炉根据铝料大小，大块铝锭通过铝锭投料口投放，小块铝屑从铝屑进料口投放，电控系统通过控制蓄热式燃烧系统循环加热的方式对铝锭进行熔炼，待熔化铝液从保温室流经铝液输送通道Ⅲ进入泵室，泵室内机械泵将铝液提升后经铝液输送通道Ⅰ进入涡流发生通道，利用电磁流量计记录铝液输送通道Ⅰ未发生铝料沉积时的进出口流速差，铝液通过铝液输送通道Ⅰ进入涡流发生通道，铝屑通过铝屑进料口持续投入，铝屑受涡流作用冲刷通过涡流循环装置出口进入铝液输送通道Ⅱ继而进入保温室，进入保温内部的铝屑通过蓄热式燃烧系统进行熔炼； 步骤二，若在铝液输送通道Ⅰ出现铝料沉积，当出现一级沉积时，电控系统控制中频电源使得第一感应线圈加热通道内沉积铝料，若铝料熔化铝液输送通道Ⅰ流速差恢复，则电控系统控制中频电源断开，第一感应线圈停止加热，若铝料熔化铝液输送通道Ⅰ流速差未恢复，则电控系统控制中频电源使第二感应线圈、第三感应线圈依次对沉积铝料进行瞬时加热，直至铝液输送通道Ⅰ流速差恢复，电控系统控制中频电源断开；当出现二级沉积时，电控系统控制中频电源使得第一感应线圈、第二感应线圈同时加热通道内沉积铝料，若铝料熔化铝液输送通道Ⅰ流速差恢复，电控系统控制中频电源断开，第一感应线圈、第二感应线圈停止加热，若铝料熔化铝液输送通道Ⅰ流速差未恢复，则电控系统控制中频电源使第三感应线圈对沉积铝料进行瞬时加热，直至铝液输送通道Ⅰ流速差恢复，电控系统控制中频电源断开；当出现三级沉积时，电控系统控制中频电源使第一感应线圈、第二感应线圈、第三感应线圈加热通道内沉积铝料，直至铝液输送通道Ⅰ流速差恢复，电控系统控制中频电源断开；若在铝液输送通道Ⅰ出现任一沉积情况，则按步骤二进行重复； 步骤三，随着铝屑投料进入涡流循环装置，如出现铝屑堆积堵塞出口，造成出口处流速变化，若出口遭堵塞时流速与未堵塞时流速相差大于20%时，电控系统控制中频电源使得二级感应线圈加热铝料，待堵塞处铝料熔化，流速恢复，电控系统控制中频电源断开，二级感应线圈停止加热；若在涡流循环装置出口处出现铝料堵塞，则重复该步骤，且步骤二与步骤三相互独立，互不影响。 10.根据权利要求9所述的熔炼方法，其特征在于：所述步骤二中，通过流量计的测速用以判定沉积堵塞情况，铝液输送通道Ⅰ所布置的电磁流量计Ⅰ和电磁流量计Ⅱ，当流速差的差值百分比大于5%且小于10%时，判定为一级沉积，当流速差的差值百分比大于10%且小于20%时，判定为二级沉积，当流速差的差值百分比大于20%时，判定为三级沉积；涡流循环装置所布置的漩涡流量计流速相差大于20%时，则判定出口处发生堵塞。