[發(fā)明專利]一種直接輻照加熱式鋁合金熔煉爐

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010561734.2
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111912226A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江鵬;王鐵軍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F27B14/14
• 分類號: F27B14/14;F27B14/20;F27B14/10;F27B14/18;F27B14/08;F27D1/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發(fā)明公開了一種直接輻照加熱式鋁合金熔煉爐，包括爐體外殼、爐體保溫層和坩堝等；坩堝的底部設(shè)置有出液口，其與爐體外殼外相連，出液口的出口處設(shè)置有出液口堵塞；坩堝的頂部開口處設(shè)置有坩堝內(nèi)襯，坩堝內(nèi)襯和坩堝外壁襯套從內(nèi)外對坩堝進行柔性保護；坩堝內(nèi)襯上設(shè)置有坩堝內(nèi)襯法蘭，坩堝內(nèi)襯法蘭將坩堝內(nèi)襯固定，并與爐體外殼連接；爐體外殼的頂部開口處設(shè)置有頂蓋外殼，頂蓋外殼的頂部設(shè)置有頂蓋外罩，頂蓋外殼內(nèi)通過頂蓋保溫層法蘭設(shè)置有頂蓋保溫層，頂蓋保溫層設(shè)置有加熱系統(tǒng)。本發(fā)明通過頂部的紅外加熱管對鋁合金進行輻射加熱熔煉，適用于大型鋁合金錠的快速熔煉，較傳統(tǒng)的電阻加熱熔煉爐和電磁感應(yīng)熔煉爐相比具有經(jīng)濟、清潔和高效的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬熔煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直接輻照加熱式鋁合金熔煉爐。

背景技術(shù)

隨著近年來高端制造業(yè)的快速發(fā)展，高性能鋁合金的需求也日益提升，國內(nèi)鋁合金的總產(chǎn)量從2013年的868萬噸快速增長到2019年的1235萬噸，增幅達到了42.2％，隨之帶來的對鋁合金的熔煉需求也急劇增加。同時，隨著國家對鋁合金生產(chǎn)企業(yè)的節(jié)能環(huán)保要求進一步提升，如《鋁合金建筑型材單位產(chǎn)品能源消耗限額》GB 21351-2008規(guī)定爐煉爐喂給料的綜合能耗需在現(xiàn)有標準上降低6.7％～9.7％等，對鋁合金熔煉的低能耗低污染需求愈加嚴格。目前市面上的主流鋁合金熔煉設(shè)備主要分為三種：

1.電磁感應(yīng)加熱式。電磁感應(yīng)加熱式的熔煉爐通過將感應(yīng)線圈包裹整個爐體，通過導(dǎo)電產(chǎn)生的電渦流使得爐體內(nèi)的鋁合金加熱熔煉，這種加熱方式可以使得加熱溫度達到900℃，但是具有極大缺點：噪音大、輻射大、能耗極高、環(huán)境污染嚴重，同時對操作人員身體有損。

2.傳統(tǒng)電阻絲加熱式。傳統(tǒng)電阻絲加熱式的熔煉爐通過爐體周圍布置的加熱絲的熱阻效應(yīng)對鋁合金進行加熱熔煉，這種熔煉方式具有功耗大、升溫速率低、效率低等缺點。

3.內(nèi)置電熱管加熱式。內(nèi)置電熱管加熱式的熔煉爐通過在爐體內(nèi)置電加熱管，實現(xiàn)了對鋁合金的快速加熱，但是卻有著發(fā)熱管壽命低、易腐蝕漏電的缺點。

綜合以上三種現(xiàn)有鋁合金熔煉爐而言，都存在著能耗大、污染大、效率低等缺點，這里我們采取一種基于石英燈直接輻射加熱的方式實現(xiàn)熔煉爐的高溫環(huán)境，可極大滿足低能耗、無污染的鋁合金熔煉需求，其基本原理如下所示：

對于鋁合金熔煉而言，必須通過傳導(dǎo)、對流、輻射這三種途徑之一對鋁合金輸入熱量。相比較而言，輻射傳熱具有相對較高的效率，并且不同的金屬對于不同波長的電磁波具有不同的吸收效果。對于鋁合金而言，由于鋁合金的最佳吸收波長(鋁-銅、鋁-硅合金、Al₂O₃的吸收波長為0.95～2μm、4.2～12μm、1～15μm)正好處于紅外波長區(qū)域內(nèi)(0.76～100μm)，因此紅外輻射波與鋁合金恰好具有“匹配吸收”的效應(yīng)，所以采用紅外輻射加熱是最優(yōu)方式。同時，通過在熔煉爐內(nèi)布置反輻射材料，可以將絕大部分輻射能量集中于鋁合金，既實現(xiàn)了高效低能耗又實現(xiàn)了環(huán)保、無污染的目標。

目前，世面上還未出現(xiàn)成功的直接輻照加熱式鋁合金熔煉爐，綜上所述，開發(fā)一套經(jīng)濟、高效、清潔的基于紅外輻射加熱技術(shù)的鋁合金熔煉設(shè)備具有重要實用價值與市場前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種直接輻照加熱式鋁合金熔煉爐，旨在通過直接紅外輻射加熱技術(shù)對爐體內(nèi)的鋁合金進行快速高效加熱熔煉，通過熔煉爐頂部的紅外加熱器對鋁合金進行輻射加熱熔煉，同時配合溫度測量裝置與激光測距儀，對熔煉所需能耗進行精確把控，尤其適用于大型鋁合金錠的快速熔煉，具有經(jīng)濟、高效、清潔的優(yōu)點。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種直接輻照加熱式鋁合金熔煉爐，包括具有中空腔體且頂部開口的爐體外殼，設(shè)置在爐體外殼內(nèi)的爐體保溫層，以及由外至內(nèi)設(shè)置在爐體保溫層內(nèi)的坩堝外壁襯套和坩堝；其中，坩堝的底部設(shè)置有出液口，其與爐體外殼外相連，出液口的出口處設(shè)置有出液口堵塞；