一种具有热气保温结构的金属熔化炉的制作方法

本实用新型涉及一种金属熔炼设备，具体涉及一种具有热气保温结构的金属熔化炉，属于金属加工技术领域。

背景技术：

目前，在金属熔炼工艺中，特别是微细球形铝粉生产工艺中，需要采用熔化炉将原材料铝锭进行熔化，现熔化炉由炉膛106、耐火保温层101、喷火异型砖102、金属炉体103、炉顶104、烟囱105、倒液口异形砖107、金属加料口108、炉门109等构成，其中炉膛由标准规格普通耐火砖111和保温层110构成。由于采用标准规格普通耐火砖砌成炉膛时，每块砖与炉膛接触的四边存在缝隙，因此整个炉膛分布着多道横向和竖向夹杂耐火泥的缝隙。其缝隙面积约占整个表面的3-5％，尽管在新炉使用时，缝隙填满耐火泥，但在炉子使用后，缝隙的耐火泥会热胀冷缩，或脱落，形成部分无填充的缝隙，热量从缝隙处漏出，造成热量损失。普通耐火砖构成的炉膛内壁容易粘结铝及杂质，在5-8个月内因炉膛变小不得换新的炉子，炉子使用寿命短。普通耐火砖保温效果不理想，一方面造成热量损失，另一方面传热至炉体，使炉体表面温度过高，炉体表面温度高，致使操作环境温度高，也容易造成炉体变形，缩短炉子使用寿命。现有炉体结构炉门侧面与左右两侧面成垂直设计，在清理炉膛金属液渣时，其炉门测和左右两侧面夹角杂质清理不完全。现有炉体炉膛保温层采用石棉板、珍珠岩和轻型保温材料料填充，一方面不利于炉体结构牢固，另一方面现有保温材料保温性能不佳，造成热量损失，能耗升高和炉子使用寿命不长。现有炉的烟囱位置设置在燃烧机的火焰处的前侧，因此烟气热量未回转炉内，直接排出炉外，造成热量损失。现有烟囱内孔设计偏大，造成热量损失。现有烟囱未设置自动关闭和打开装置，因此烟气长排，造成燃量损失。现有炉体出液口未设置密封堵头，在未倒液时热量从出液口排放出。

因此，综上所述，现有技术中，在金属熔炼工艺中还存在保温效果差、难清理、使用寿命短等等诸多不足，极大的增加了生产成本和降低了生产效率，同时也使得产品的质量优秀率大大降低。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种具有热气保温结构的金属熔化炉，该熔化炉通过将炉膛内壁燃烧后所产生的高温热烟气引出后在炉衬外部形成新的高温烟气保温层，极大的降低了炉膛内部热量的散失，提高了金属熔化效率，降低了燃料的消耗，同时还能很好的缓解炉膛内部的压力和降低了最外侧炉体的温度，提高了生产的安全性。

为解决上述技术问题，本实用新型所提供的技术方案具体如下：

一种具有热气保温结构的金属熔化炉，该熔化炉包括熔化炉腔、炉衬、保温层、炉壳层、燃烧装置、出液口、热气保温层以及加料口。所述炉衬的内壁构成的腔室为熔化炉腔。所述炉衬的外部设置有保温层，所述保温层的外部设置有炉壳层。所述燃烧装置依次穿过炉壳层、保温层、炉衬后与熔化炉腔连通。与所述燃烧装置相对的熔化炉腔的另一侧设置有出液口，所述出液口依次穿过炉衬、保温层、炉壳层后连通至外界。加料口设置在所述炉壳层的侧部，所述加料口连通至熔化炉腔。所述热气保温层设置在炉衬和保温层之间。所述炉衬靠近燃烧装置的一侧的上部设有热烟气排气口，热烟气排气口连通熔化炉腔与热气保温层。所述靠近出液口一侧的炉壳层的上部设有保温热气排气口，所述保温热气排气口依次贯穿保温层和炉壳层，保温热气排气口连通热气保温层和外界。所述熔化炉腔内燃烧产生的烟气从热烟气排气口排出后进入热气保温层，并包覆着整个炉衬。

作为优选，所述炉衬的厚度为20-40cm，优选为22-38cm，更优选为25-35cm。

作为优选，所述炉衬采用耐火浇注料一体式浇注成型。

作为优选，所述炉衬的内壁上涂刷有防金属渣粘结涂层，优选为zs-522耐高温自洁不粘覆涂料。

作为优选，所述熔化炉还包括有补气层。所述补气层设置在炉壳层和保温层之间。所述靠近燃烧装置的一端的炉壳层上贯穿设置有空气进气口，所述燃烧装置的下部设置有与补气层相连通的补气口。所述空气从空气进气口进入补气层，空气在补气层内经过预热，然后再从补气口进入燃烧装置内辅助燃料燃烧。

作为优选，该熔化炉还包括有换热板，所述换热板设置在补气层内。所述换热板与保温层的外壁之间形成换热热气层。在靠近出液口的一侧，保温热气排气口连通所述热气保温层与换热热气层。换热板上设有废烟气排气口。所述废烟气排气口贯穿补气层和炉壳层连通换热热气层与外界。熔化炉腔内产生的高温烟气依次经过热气保温层、换热热气层后通过废烟气排气口排出。空气进入补气层，通过换热板与换热热气层换热后进入燃烧装置内辅助燃料燃烧。

作为优选，该熔化炉还包括有预热室。所述预热室设置在加料口的外部。所述加料口和预热室之间通过炉腔门控制通合。

作为优选，所述预热室包括预热室进料口、预热热气进气口、烟囱。所述预热室进料口设置在预热室的侧壁上，所述烟囱设置在预热室的顶部。所述预热热气进气口设置在预热室的底部，所述预热热气进气口通过管道与保温热气排气口或废烟气排气口相连通。

作为优选，所述预热室的底部设置有多个所述预热热气进气口。

作为优选，所述与加料口相连的炉衬的侧壁与炉衬的另外两侧的侧壁倾斜相交，相交所成的夹角a为110-170°，优选为120-160°，更优选为130-150°。和/或

作为优选，所述出液口上还设置有出液口密封头。所述烟囱的出烟口处还设置有自动调压阀。

作为优选，所述炉壳层的底部还设置有炉架，优选所述炉架采用槽钢和工字钢焊接成形。和/或

作为优选，所述炉壳层的外部还设置有一层钢板外壁。优选所述钢板为q235a钢板，钢板厚度为2-10mm，优选为3-8mm。和/或

作为优选，所述炉架和钢板外壁均需进行喷砂处理并涂刷防锈层，优选所述防锈层为有机硅耐高温漆。

在本实用新型中，炉衬选用进口耐火浇注料(例如选用的是美联矿mp80acx，其强度较现有普通耐火砖提高20％以上，耐温提高200℃以上)打结成侧墙及炉床，浇注料结合处采用子母扣设计，以减少炉衬材料的开裂，炉衬由于整体浇注成型，因此炉衬内壁没有缝隙，进而隔绝了燃料燃烧热量的散发，减少了燃油损耗，同时进一步提高了金属熔化效率。

进一步地，所述浇注成型的炉衬的内壁上还涂刷有一层防金属熔液和熔渣粘结的涂层，能够有效防止炉膛粘结缩小，延长炉体使用寿命，而且进一步便于在停炉时对炉膛内部的清理。同时为了进一步稳固炉衬和保温层，可设置多个绝热材质制备的连接炉衬外部并贯穿保温层后连接在炉壳层的固定筋结构，固定筋为条形、板形或者柱形。所述炉衬的厚度为20-40cm(优选为22-38cm，更优选为25-35cm)。

在本实用新型中，所述防金属熔液和熔渣粘结的涂层为zs-522耐高温自洁不粘覆涂料为北京志盛威华化工有限公司生产，该涂料选用志盛威华特制高温硅酸盐熔液、磷酸铝溶液、木质磺酸钠熔液、共晶熔融体、纳米石墨鳞片、碳化硅、碳化硼等材料经过纳米超声分散、高温下合成等工序加工而成。zs-522涂料耐高温可以高达2000℃，抗熔融液、抗高温渣性好，耐熔渣侵蚀和金属水浸泡，具有不沾高温金属水、渣的性能，且其在高温熔融下光滑自洁、气密性好、粘结力强、涂层坚实牢固、表面张力大、无毒无臭、不污染环境，对冶炼金属成份含量无任何影响。所述涂层厚度为0.1-1mm(优选为0.2-0.8mm，更优选为0.3-0.6mm)。

在本实用新型中，炉膛(熔化炉腔)内燃料燃烧后产生的高温烟气并不直接进行排出至外界，而是在所述炉衬和保温层之间设置有空腔形成热气保温层，燃料燃烧产生的高温烟气从炉衬的一侧排入保温层，然后再从另一侧排除，这样就能在整个炉衬的外部包覆形成一个具有一定厚度的高温热烟气层(热气保温层)，由于该高温热烟气直接来源于熔化金属时的燃料燃烧产生的高温热烟气，因此，当具有一定厚度的高温热烟气层(热气保温层)完全包覆了炉衬的外部时，炉衬内外温差较小，通过在保温层的内部增设高温烟气保温层，在双层保温层的保温效果下，因而能够非常有效地防止炉衬内部(炉膛)的热量散失，减少能耗，提高金属熔化效率，与此同时，该热气保温层还能够在一定程度上缓解炉膛内的炉压，保证燃料的正常燃烧。所述高温热烟气层(热气保温层)的厚度为2-20cm(优选为4-15cm，更优选为6-10cm)；所述保温层的厚度为：10-30cm(优选为12-25cm，更优选为15-22cm)；所述炉膛(熔化炉腔)规格为(80-300cm)×(60-150cm)×(80-180cm)。

在本实用新型中，为了进一步提高金属熔化效率，本法案通过在加料口的外部设置有预热室对金属冷料进行预热，将预热好的金属在投入到炉膛进行高温熔化能够极大的加快熔化进程，提高熔化效率；进一步的，预热室的热源来自熔炉外排的废烟气，废烟气从预热室底部设置的预热热气进气口进入到预热室对物料进行预热，为了更好的达到预热效果，预热室底部设置有多个预热热气进气口，每个预热热气进气口均独立通过输气管与熔炉的废烟气排气口相连通，在不额外增设预热热源的情况下，进一步提高了废烟气的余热利用效果，降低了生产成本和废热排放。

在本实用新型中，所述与加料口相连的炉衬的侧壁与炉衬的另外两侧的侧壁倾斜相交(相交所成的夹角a为110-170°，优选为120-160°，更优选为130-150°)，其目的是，在停炉清理炉膛时，避免出现清理死角，降低清理难度，节省时间和人力，同时也降低清理炉膛的过程中对炉衬内壁造成损伤。

在本实用新型中，所述出液口上还设置有出液口密封头，其目的是避免炉膛内部的热量散失，影响金属熔化效果，提高生产效率。

在本实用新型中，所有的进、出排气口均设置有阀门，同时通过在烟囱的出烟口处设置有自动调压阀，来调节整个烟气的流速和压力，避免烟气流速过快或者过慢进而影响热气保温层的保温效果以及换热热气层的换热效果，进一步的还能够调节整个烟气所处环境的气压，特别是炉膛内的炉压，以保证炉压在最佳范围(燃料正常燃烧所需炉压环境)。

在本实用新型中，炉衬浇注浇注料时已嵌sus钢筋及铆固件，以防脱落。起到延长炉子使用寿命的作用。炉体框架由槽钢和工字钢焊接成形，在充分考虑到炉子整体强度、架体结构下挠、变形等问题的基础上，尽量轻型化，使炉子的炉架轻巧并可靠。炉外壁为δ2-10mmq235a钢板，结实、牢固、可靠耐用。焊缝均匀平整，没有气孔、夹渣、裂纹、未熔合等缺陷，外观平直、光滑、没有皱折凹凸不平现象。所有钢结构部分在焊接前进行喷砂处理、涂1-5遍防锈漆，面漆采用有机硅耐高温漆。炉口面板热面部分采用耐热铸铁制作，减少炉口部分的热变形。

附图说明

图1为本实用新型金属熔化炉结构示意图；

图2为现有技术的金属熔化熔化炉正视结构示意图和侧视结构示意图；

图3为本实用新型具有预热室时的结构示意图；

图4为本实用新型金属熔化炉的俯视结构示意图。

附图标记：101：耐火保温层；102：喷火异型砖；103：金属炉体；104：炉顶；105：烟囱；106：炉膛；107：倒液口异形砖；108：金属加料口；109：炉门；110：保温层；111：标准规格普通耐火砖；1：熔化炉腔；2：炉衬；3：保温层；4：炉壳层；5：燃烧装置；6：出液口；7：热气保温层；8：加料口；9：保温热气排气口；10：热烟气排气口；11：炉架；12：预热室；13：预热热气进气口；14：预热室进料口；15：烟囱；16：自动调压装置；17：炉腔门；18：出液口密封头。

具体实施方式

下面对本实用新型的技术方案进行举例说明，本实用新型请求保护的范围包括但不限于以下实施例。

一种具有热气保温结构的金属熔化炉，该熔化炉包括熔化炉腔1、炉衬2、保温层3、炉壳层4、燃烧装置5、出液口6、热气保温层7以及加料口8。所述炉衬2的内壁构成的腔室为熔化炉腔1。所述炉衬2的外部设置有保温层3，所述保温层3的外部设置有炉壳层4。所述燃烧装置5依次穿过炉壳层4、保温层3、炉衬2后与熔化炉腔1连通。与所述燃烧装置5相对的熔化炉腔1的另一侧设置有出液口6，所述出液口6依次穿过炉衬2、保温层3、炉壳层4后连通至外界。加料口8设置在所述炉壳层4的侧部，所述加料口8连通至熔化炉腔1。所述热气保温层7设置在炉衬2和保温层3之间。所述炉衬2靠近燃烧装置5的一侧的上部设有热烟气排气口10，热烟气排气口10连通熔化炉腔1与热气保温层7。所述靠近出液口6一侧的炉壳层4的上部设有保温热气排气口9，所述保温热气排气口9依次贯穿保温层3和炉壳层4，保温热气排气口9连通热气保温层7和外界。所述熔化炉腔1内燃烧产生的烟气从热烟气排气口10排出后进入热气保温层7，并包覆着整个炉衬2。

作为优选，所述炉衬2的厚度为12-40cm优选为13-38cm，更优选为17-35cm。

作为优选，所述炉衬2采用耐火浇注料一体式浇注成型。

作为优选，所述炉衬2的内壁上涂刷有防金属渣粘结涂层，优选为zs-522耐高温自洁不粘覆涂料。

作为优选，该熔化炉还包括有预热室12。所述预热室12设置在加料口8的外部。所述加料口8和预热室12之间通过炉腔门17控制通合。

作为优选，所述预热室12包括预热室进料口14、预热热气进气口13、烟囱15。所述预热室进料口14设置在预热室12的侧壁上，所述烟囱15设置在预热室12的顶部。所述预热热气进气口13设置在预热室12的底部，所述预热热气进气口13通过管道与保温热气排气口9。作为优选，所述预热室12的底部设置有多个所述预热热气进气口13。

作为优选，所述与加料口8相连的炉衬2的侧壁与炉衬2的另外两侧的侧壁倾斜相交，相交所成的夹角a为110-170°，优选为112-160°，更优选为130-150°。

作为优选，所述出液口6上还设置有出液口密封头18。所述烟囱15的出烟口处还设置有自动调压阀16。

作为优选，所述炉壳层4的底部还设置有炉架11，优选所述炉架11采用槽钢和工字钢焊接成形。

作为优选，所述炉壳层4的外部还设置有一层钢板外壁。优选所述钢板为q155a钢板，钢板厚度为2-10mm，优选为3-8mm。

作为优选，所述炉架11和钢板外壁均需进行喷砂处理并涂刷防锈层，优选所述防锈层为有机硅耐高温漆。

实施例1

如图1所示，一种具有热气保温结构的金属熔化炉，该熔化炉包括熔化炉腔1、炉衬2、保温层3、炉壳层4、燃烧装置5、出液口6、热气保温层7以及加料口8。所述炉衬2的内壁构成的腔室为熔化炉腔1。所述炉衬2的外部设置有保温层3，所述保温层3的外部设置有炉壳层4。所述燃烧装置5依次穿过炉壳层4、保温层3、炉衬2后与熔化炉腔1连通。与所述燃烧装置5相对的熔化炉腔1的另一侧设置有出液口6，所述出液口6依次穿过炉衬2、保温层3、炉壳层4后连通至外界。加料口8设置在所述炉壳层4的侧部，所述加料口8连通至熔化炉腔1。所述热气保温层7设置在炉衬2和保温层3之间。所述炉衬2靠近燃烧装置5的一侧的上部设有热烟气排气口10，热烟气排气口10连通熔化炉腔1与热气保温层7。所述靠近出液口6一侧的炉壳层4的上部设有保温热气排气口9，所述保温热气排气口9依次贯穿保温层3和炉壳层4，保温热气排气口9连通热气保温层7和外界。所述熔化炉腔1内燃烧产生的烟气从热烟气排气口10排出后进入热气保温层7，并包覆着整个炉衬2。

所述炉衬2的厚度为12-40cm优选为13-38cm，更优选为17-35cm。

实施例2

重复实施例1，只是所述炉衬2采用耐火浇注料一体式浇注成型。

实施例3

重复实施例2，所述炉衬2的内壁上涂刷有zs-522耐高温自洁不粘覆涂料(防金属渣粘结涂层)。

实施例4

重复实施例3，如图1所示。只是该熔化炉还包括有预热室12。所述预热室12设置在加料口8的外部。所述加料口8和预热室12之间通过炉腔门17控制通合。

实施例5

重复实施例4，如图3所示，只是所述预热室12包括预热室进料口14、预热热气进气口13、烟囱15。所述预热室进料口14设置在预热室12的侧壁上，所述烟囱15设置在预热室12的顶部。所述预热热气进气口13设置在预热室12的底部，所述预热热气进气口13通过管道与保温热气排气口9。作为优选，所述预热室12的底部设置有多个所述预热热气进气口13。

实施例6

重复实施例5，如图3所示，所述与加料口8相连的炉衬2的侧壁与炉衬2的另外两侧的侧壁倾斜相交，相交所成的夹角a为150°

实施例7

重复实施例6，如图2所示，只是所述出液口6上还设置有出液口密封头18。

实施例8

重复实施例7，只是所述烟囱15的出烟口处还设置有自动调压阀16。

实施例9

重复实施例8，只是所述炉壳层4的底部还设置有炉架11，所述炉架11采用槽钢和工字钢焊接成形。

实施例10

重复实施例9，只是所述炉壳层4的外部还设置有一层钢板外壁。所述钢板为q155a钢板，钢板厚度为9mm。

实施例11

重复实施例10，只是所述炉架11和钢板外壁均需进行喷砂处理并涂刷防锈层，所述防锈层为有机硅耐高温漆。

对比例1

采用现有技术中的熔铝炉熔化1t铝锭原料至全部变成铝液从出液口排出，其所消耗的燃料总量为182.16kg，熔铝炉体表温度为103.8℃(不同时间段多次测定获得的平均温度)，废烟气排放温度为843.7℃(不同时间段多次测定获得的平均温度)。

应用实施例1

采用本实用新型实施例3所述方案的熔铝炉熔化1t铝锭原料至全部变成铝液从出液口排出，其所消耗的燃料总量为130.36kg，熔铝炉体表温度为74.6℃，废烟气排放温度为526.1℃。