CN104613759B - 浸没式加热镁熔炼炉 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种浸没式加热镁熔炼炉，包括炉壳、分离式炉盖、加料装置、保护气体输入装置和熔炼坩埚，熔炼坩埚内嵌于炉壳内部，分离式炉盖盖于炉壳上方，加料装置和保护气体输入装置均固定于分离式炉盖上。其特点是另设有浸没式加热器和放流传输装置，前者与分离式炉盖之间呈可拆卸方式固定连接，其上端超出分离式炉盖，下端位于分离式炉盖以下的熔炼坩埚内部；后者贯穿炉壳和熔炼坩埚，且位于熔炼坩埚侧面的底部，其一端位于熔炼坩埚内部，另一端位于炉壳外部。本发明能够增大镁或镁合金液的容量，提高工作效率，且加热效率大为提高；此外，所设置的加料装置可以保证加料时隔断空气，提高镁或镁合金液的品质。

Description

浸没式加热镁熔炼炉

技术领域

本发明涉及镁熔炼炉，尤其是一种浸没式加热镁熔炼炉，属于镁合金冶金技术领域。

背景技术

镁及镁合金是当今社会非常重要的原材料。我国虽然是镁资源大国，其资源占世界总量的60％，但我国出口镁锭和镁合金锭的价格十分低廉，其中一个主要原因是我国镁和镁合金锭品质较差，附加值低，不能满足国外对高品质镁锭和镁合金锭的技术要求。

镁熔炼炉为镁或镁合金熔化的专用设备，目前我国镁工业在熔炼镁或镁合金时大都是在开放或者半开放的镁熔炼炉中进行，并采用连续通入含SF6或类似气体作为保护气体。大量使用保护气体，不仅浪费能源，而且对环境、设备和人体具有很大危害。并且，镁或镁合金熔炼的坩埚多为低碳钢，在开放或者半开放的镁熔炼炉中通入保护气体熔炼镁或镁合金时，空气中的氧气会进入坩埚并与高温坩埚炉壁发生反应，造成坩埚壁氧化，不仅降低坩埚使用寿命，而且容易污染镁液或镁合金液，不利于获得高品质的镁液或镁合金液。当前，为了减少对低碳钢熔炼坩埚的腐蚀，多采用喷涂料的方法，然而涂料却成了一个新的污染源，效果并不理想。

此外，当前使用的镁熔炼炉大多数采用外热式加热，即通过外置热源、电或者燃气加热镁及镁合金熔炼的坩埚，坩埚再将热量传递给镁或镁合金。这种加热方式热效率极低，其热效率低于20％，造成能源浪费，成本也相应较大。此外，外热式加热对于镁熔炼炉的吨位也限制，一般采用外热式加热的镁熔炼炉其内部镁液或镁合金液容量不会超过3吨，由于镁熔炼炉吨位过小，一次性可以熔炼镁或镁合金的量相应有限，从而导致工作效率低下。

因此，为提高坩埚内镁及镁合金的品质，以适应高档产品质量要求，同时为了提高镁熔炼炉的吨位及加热效率，必须对现有镁熔炼炉进行改进。

发明内容

本发明提出了一种浸没式加热镁熔炼炉，旨在解决镁熔炼炉存在的热效率低、熔炼吨位小、熔炼出的镁或镁合金品质低等一系列问题。

本发明的技术解决方案是：浸没式加热镁熔炼炉，包括炉壳、分离式炉盖、加料装置、保护气体输入装置和熔炼坩埚，所述熔炼坩埚内嵌于炉壳内部，所述分离式炉盖盖于炉壳上方，所述加料装置和保护气体输入装置均固定于分离式炉盖上，且加料装置和保护气体输入装置的上端超出分离式炉盖，加料装置和保护气体输入装置的下端位于分离式炉盖以下的熔炼坩埚内部，另设有浸没式加热器和放流传输装置，所述浸没式加热器与分离式炉盖之间呈可拆卸方式固定连接，且浸没式加热器的上端超出分离式炉盖，浸没式加热器的下端位于分离式炉盖以下的熔炼坩埚内部；所述放流传输装置贯穿炉壳和熔炼坩埚，且位于熔炼坩埚侧面的底部，其一端位于熔炼坩埚内部，另一端位于炉壳外部。

进一步地，上述浸没式加热镁熔炼炉，其中：所述分离式炉盖上另设有一循环泵，该循环泵的上端超出分离式炉盖，下端位于分离式炉盖以下的熔炼坩埚内部。

进一步地，上述浸没式加热镁熔炼炉，其中：所述浸没式加热器包括外壳套管和发热电阻丝，所述外壳套管采用低碳钢材料，所述发热电阻丝套于外壳套管内部，且在外壳套管和电阻丝之间充填有氧化镁粉。

更进一步地，上述浸没式加热镁熔炼炉，其中：所述熔炼坩埚为用不锈钢和碳素钢复合材料制成的大吨位熔炼坩埚，且熔炼坩埚的截面为“U”型。

更进一步地，上述浸没式加热镁熔炼炉，其中：所述加料装置上设有第一挡板、第二挡板和通气装置，所述第一挡板和第二挡板均可伸缩地插入在加料装置的内部，且二者处于不同的高度，所述通气装置的一端位于加料装置内部，且位于第一挡板和第二挡板之间，另一端位于加料装置的外部。

再进一步地，上述铝材退火炉氮气供给及控制装置，其中：所述放流传输装置包括不锈钢管和电源，所述不锈钢管和电源相连，且不锈钢管的一端位于熔炼坩埚内部，另一端位于炉壳的外部。

再进一步地，上述铝材退火炉氮气供给及控制装置，其中：所述保护气体输入装置集成有压力表、超压放气阀以及气体分析仪。

本发明突出的实质性特点和显著的技术进步主要体现在：

(1)本发明浸没式加热镁熔炼炉对熔炼坩埚的吨位不再有限制，可以使用大吨位的熔炼坩埚，增大了镁液或镁合金液的容量，可以一次性熔炼更多的镁液或镁合金溶液，提高了工作效率；且熔炼坩埚采用不锈钢和碳素钢复合材料制成，结构上熔炼坩埚的截面为“U”型，有效解决了热膨胀变形问题；

(2)浸没式加热器完全浸入镁液或镁合金溶液中，产生的热量直接传递给镁液，其热效率高达70％，与外热式加热方式相比，大大提高了传热效率，“降本增效”的效果非常明显；

(3)循环泵使坩埚内镁液或镁合金液循环起来，把加热器热量迅速扩散，保证了镁或镁合金的熔化率，保证整个炉膛内镁液活镁合金的温度均匀性，提高了镁液或镁合金液的品质；

(4)保护性气体输入装置输入保护气体，同时利用气体分析仪实时检测坩埚内压力和气氛，根据需要向坩埚内补充保护性气体，在保证安全生产的情况下，保护气体使用量最少；

(5)加料装置可以保证加料时隔断空气，其第一挡板和第二挡板之间通有保护气体，提高镁液或镁合金液的品质；

(6)放流传输装置利用镁液或镁合金液自重将其从熔炼坩埚通过不锈钢管传输到下级铸造平台，不锈钢管与电源相连，可以直接通入大电流使不锈钢管自身发热，防止不锈钢管降温从而影响镁液或镁合金液流动的情况发生。

附图说明

图1是浸没式加热镁熔炼炉的结构示意图。

图中，各附图标记的含义为：1—加料装置，11—第一挡板，12—第二挡板，13—通气装置，2—保护气体输入装置，3—浸没式加热器，4—循环泵，5—熔炼坩埚，6—分离式炉盖，7—放流传输装置，8—炉壳。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。

一种浸没式加热镁熔炼炉，如图1所示，包括炉壳8、分离式炉盖6、熔炼坩埚5、加料装置1、保护气体输入装置2、浸没式加热器3和放流传输装置7，熔炼坩埚5内嵌于炉壳8内部，分离式炉盖6盖于炉壳8上方，加料装置1、循环泵4和保护气体输入装置2均固定于分离式炉盖6上，浸没式加热器3与分离式炉盖6之间呈可拆卸方式固定连接。当分离式炉盖6盖于炉壳8上时，分离式炉盖6和炉壳8之间紧密无缝隙，且使得加料装置1、保护气体输入装置2、循环泵4和浸没式加热器3的底部均位于分离式炉盖6以下的熔炼坩埚5内部；当分离式炉盖6吊起后，可以拆卸和更换浸没式加热器3。放流传输装置7贯穿炉壳8和熔炼坩埚5，且安装于熔炼坩埚5侧面的底部，其一端位于熔炼坩埚5内部，另一端位于炉壳8外部。

浸没式加热器3包括外壳套管和发热电阻丝，外壳套管采用低碳钢材料，避免外壳套管与镁液或镁合金液发生反应，发热电阻丝套于外壳套管内部，在外壳套管和电阻丝之间充填有氧化镁粉，氧化镁不仅绝缘性好同时还具备较高导热系数，解决了单支浸没式加热器3功率不宜过大问题，提高了浸没式加热器3的表面功率，并在浸没式加热器3内装有超温保护热电偶，使浸没式加热器3的使用寿命增长。熔炼坩埚5优选为至少10吨的大吨位的熔炼坩埚，并且采用不锈钢和碳素钢复合材料制成，结构上熔炼坩埚5的截面为“U”型，有效解决了热膨胀变形问题，增加了坩埚的使用寿命。保护气体输入装置2集成有压力表、超压放气阀以及气体分析仪，减少保护性气体使用量并可以保证熔炼过程的安全。放流传输装置7包括不锈钢管和电源，所述不锈钢管和电源相连，不锈钢管的一端位于熔炼坩埚5内部，另一端位于炉壳8外部且与下级的铸造平台相连。当镁液或镁合金液熔炼完成后，利用镁液或镁合金液自重使其从熔炼坩埚5通过不锈钢管传输到下级铸造平台，为了防止不锈钢管降温从而影响镁液或镁合金液流动，可以直接通入大电流使得不锈钢管自身发热。加料装置1上设有第一挡板11、第二挡板12和通气装置13，第一挡板11和第二挡板12均可伸缩地插入加料装置1内部，且二者处于不同的高度，第一挡板11、第二挡板12和加料装置1所形成的密闭空间必须足以放入镁锭或镁合金锭，通气装置13的一端位于加料装置1内部，且位于第一挡板11和第二挡板12之间，另一端位于加料装置1外部，用于通入保护气体。

本发明方案实施流程如下：第一次启炉前，需要向大吨位熔炼坩埚5倒入镁液或镁合金液，加入量需要满足覆盖住最底层的浸没式加热器3；然后需要向加料装置1开始慢慢投入镁锭或镁合金锭，放入镁锭或镁合金锭时，先将加料装置1的第二挡板12拉出，然后将镁锭或镁合金锭投入加料装置1中，此时镁锭或镁合金锭位于第一挡板11上方，之后第二挡板缩进12且第一挡板11拉出，镁锭或镁合金锭则会落入熔炼坩埚5中，整个工作过程中通气装置13一直保持通入保护性气体；同时启动循环泵4，待浸没式加热器3被镁液或镁合金液完全漫过，再全功率开启全部浸没式加热器3，保护性气体输入装置2全程开启，用于隔断空气。待完成镁液或镁合金熔炼工艺后，镁液或镁合金液可以通过放流传输装置7输送到下级的铸造平台。

通过以上描述可以看出：(1)本发明浸没式加热镁熔炼炉对熔炼坩埚的吨位不再有限制，可以使用大吨位的熔炼坩埚，增大了镁液或镁合金液的容量，可以一次性熔炼更多的镁液或镁合金溶液，提高了工作效率；且熔炼坩埚采用不锈钢和碳素钢复合材料制成，结构上熔炼坩埚的截面为“U”型，有效解决了热膨胀变形问题；(2)浸没式加热器完全浸入镁液或镁合金溶液中，产生的热量直接传递给镁液或镁合金液，其热效率高达70％，与外热式加热方式相比，大大提高了传热效率；(3)循环泵使坩埚内镁液或镁合金液循环起来，把加热器热量迅速扩散，保证了镁或镁合金的熔化率，保证整个炉膛内镁液或镁合金液的温度均匀性；(4)保护性气体输入装置输入保护气体，同时利用气体分析仪实时检测坩埚内压力和气氛，根据需要向坩埚内补充保护性气体，在保证安全生产的情况下，保护气体使用量最少；(5)加料装置可以保证加料时隔断空气，其第一挡板和第二挡板之间通有保护气体，装料时保证外界空气不进入；(6)放流传输装置利用镁液或镁合金液自重将其从熔炼坩埚通过不锈钢管传输到下级铸造平台，不锈钢管与电源相连，可以直接通入大电流使不锈钢管自身发热，防止不锈钢管降温从而影响镁液或镁合金液流动的情况发生。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种浸没式加热镁熔炼炉，包括炉壳、分离式炉盖、加料装置、保护气体输入装置和熔炼坩埚，所述熔炼坩埚内嵌于炉壳内部，所述分离式炉盖盖于炉壳上方，所述加料装置和保护气体输入装置均固定于分离式炉盖上，且加料装置和保护气体输入装置的上端超出分离式炉盖，加料装置和保护气体输入装置的下端位于分离式炉盖以下的熔炼坩埚内部，其特征在于：另设有浸没式加热器和放流传输装置，所述浸没式加热器与分离式炉盖之间呈可拆卸方式固定连接，且浸没式加热器的上端超出分离式炉盖，浸没式加热器的下端位于分离式炉盖以下的熔炼坩埚内部；所述放流传输装置贯穿炉壳和熔炼坩埚，且位于熔炼坩埚侧面的底部，其一端位于熔炼坩埚内部，另一端位于炉壳外部；所述加料装置上设有第一挡板、第二挡板和通气装置，所述第一挡板和第二挡板均可伸缩地插入在加料装置的内部，且二者处于不同的高度，所述通气装置的一端位于加料装置内部，且位于第一挡板和第二挡板之间，另一端位于加料装置的外部。

2.根据权利要求1所述的浸没式加热镁熔炼炉，其特征在于：所述分离式炉盖上另设有一循环泵，该循环泵的上端超出分离式炉盖，下端位于分离式炉盖以下的熔炼坩埚内部。

3.根据权利要求1所述的浸没式加热镁熔炼炉，其特征在于：所述浸没式加热器包括外壳套管和发热电阻丝，所述外壳套管采用低碳钢材料，所述发热电阻丝套于外壳套管内部，且在外壳套管和电阻丝之间充填有氧化镁粉。

4.根据权利要求1所述的浸没式加热镁熔炼炉，其特征在于：所述熔炼坩埚为用不锈钢和碳素钢复合材料制成的大吨位熔炼坩埚，且熔炼坩埚的截面为“U”型。

5.根据权利要求1所述的浸没式加热镁熔炼炉，其特征在于：所述放流传输装置包括不锈钢管和电源，所述不锈钢管和电源相连，且不锈钢管的一端位于熔炼坩埚内部，另一端位于炉壳的外部。

6.根据权利要求1所述的浸没式加热镁熔炼炉，其特征在于：所述保护气体输入装置集成有压力表、超压放气阀以及气体分析仪。