ПЕЧЬ ПЛАВИЛЬНАЯ Российский патент 1998 года по МПК F27B3/04 C22B7/00 

Изобретение относится к металлургическому оборудованию и может быть использовано при переработке скрапа на плавильных отражательных печах для получения цветных металлов, в частности алюминия.

Известна пламенная печь ля плавки цветных сплавов [1], содержащая корпус из огнеупорных материалов с окнами загрузки сырья, подачи флюса и добавок, леткой для выпуска металла, плавильную камеру, горелочное устройство.

Такая печь имеет малую производительность, низкий коэффициент полезного действия и повышенный расход топлива. При этом конструкция печи не позволяет в ходе плавки удалять инородные включения ввиду отсутствия пода у окна загрузки сырья, в результате чего получаемый металл имеет невысокое качество.

Известна печь для переработки вторичного алюминиевого сырья [2], которая включает камеру с наклонным подом для расплавления исходного скрапа (лома) и отделения инородных включений, снабженную загрузочным приспособлением и окном для выгрузки инородных включений посредством скребков, камеру для накопления расплава основного материала, его плавки и расшихтовки, снабженную леткой, и рафинировочную камеру, причем все три камеры соединены между собой переточными каналами и расположены каскадно.

При использовании такой печи удается получить продукцию по качеству, не уступающую первичному металлу, кроме того, тепловая эффективность такой печи относительно невелика ввиду каскадного разделения рабочего пространства и необходимости поддержания за счет дополнительного расхода топлива необходимой температуры в раздельных частях рабочего пространства.

Известна печь, содержащая корпус из огнеупорных материалов, внутри которого образована правильная камера и копильник, соединенные между собой переточной леткой, в боковой стенке корпуса установлено горелочное устройство, торцевая стенка имеет загрузочное окно, снабженное подом на всю ширину загрузочного окна с выполненными в нем продольными каналами и установленным с уклоном в сторону плавильной камеры, и дымоотводящий канал с забором газов сгорания на уровне свода загрузочного окна [3].

Недостатком такой печи является повышенные насыщение металла газами сгорания и потери металла на угар ввиду локального перегрева, а также относительно низкая производительность.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является печь для переплавки вторичного алюминиевого сырья [4].

Такая печь содержит корпус из огнеупорных материалов со сводом, размещенные в корпусе плавильную камеру с наклонным подом и камеру плавки и накопления с окнами для загрузки и выгрузки основного сырья, инородных включений и шихтовых материалов, летку для выгрузки и/или разливки основного материала, расположенную на дне камеры плавки и накопления, горелочное устройство, размещенное в боковой стенке плавильной камеры.

Однако, как и для алюминиевой печи [3], в такой печи для переплавки вторичного алюминиевого сырья имеет место локальный перегрев металла, результатом чего являются относительно завышенные потери металла на угар и насыщение металла газами сгорания.

Создание плавильной печи для переплавки вторичного цветного сырья, в частности алюминиевого, с более высокой производительностью и тепловой эффективностью, позволяющей получать продукт, равноценный по качеству первичному металлу, является задачей, на решение которой направлено изобретение.

Для достижения этого технического результата плавильная печь, содержащая корпус из огнеупорных материалов, окна загрузки-выгрузки сырья и инородных включений и шихтовых материалов, расположенные внутри плавильная камера с наклонным подом и камера плавки и накопления, установленные в стенках горелочные устройства, и дымоотводящие каналы, имеет поверхность наклонного пода в форме расширяющегося желоба с нарастающим прогибом, покатую поверхность свода камеры плавки и накопления, размещенные в боковых стенках плавильной камеры напротив друг друга на равном уровне от линии прогиба горелочные устройства таким образом, что проекции осей горелок одной стенки перпендикулярны осевой линии печи, а проекции осей горелок другой стенки направлены в сторону камеры плавки и накопления под максимально возможным углом к осевой линии печи, не пересекая в рабочем пространстве камеры плавления проекции осей других горелок камеры, причем на такой стенке по сравнению с противоположной стенкой устанавливается на одно горелочное устройство меньше, установленное в торцевой стенке камеры плавки и накопления горелочное устройство, размещенное на одном уровне с горелочным устройством внутреннего края плавильной камеры таким образом, что ось горелки смещена в сторону боковой стенки плавильной камеры с уменьшенным количеством горелочных устройств и проходит параллельно осевой линии печи, окна для вывода газов сгорания в дымоотводящие каналы, размещенные на одном уровне с горелочным устройством камеры плавки и накопления и устроенные в боковых стенках плавильной камеры, причем в стенке с уменьшенным количеством горелочных устройств окно для вывода газов сгорания установлено напротив горелочного устройства внутреннего края плавильной камеры, а в другой стенке - между горелочными устройствами внешнего края плавильной камеры.

При этом под плавильной камеры плавно расширяется до ширины камеры плавки и накопления и имеет параболическую форму контура прогиба со стрелой прогиба, нарастающей по длине желоба, от нуля до величины предпочтительно составляющей 0,1 длины желоба, свод плавильной камеры плавно переходит в свод камеры плавки и накопления, имея уклон предпочтительно от 1:10 до 1:4, в плавильной камере установлено предпочтительно три горелочных устройства, ось горелки горелочного устройства камеры плавки и накопления смещена от оси печи на расстояние, предпочтительно составляющее 0,2 ширины камеры.

Наклонный под плавильной камеры в виде расширяющегося желоба с нарастающим прогибом позволяет технологически равномерно по ширине камеры подавать на плавление скрап, высвобождать из расплавляющегося скрапа инородные включения для последующего механического удаления их скребками. Размещение в плавильной камере горелочных устройств, не допуская пересечения геометрических осей факелов раскаленных продуктов сгорания, формирует равномерно-объемное светящееся высокотемпературное пламя для прямого направленного радиационного теплообмена в рабочем пространстве печи, способствует выравнивают температуры газов сгорания, равномерной теплоотдаче-излучению поверхности пламени металлу, предупреждая локальный перегрев, а взаимное их расположение на боковых стенках обеспечивает усиление формирования вихревого потока раскаленных газов, интенсивность перемешивания отдельных струй-факелов, усиливающееся смещенным относительно продольной оси печи потоком продуктов сгорания от горелочного устройства камеры плавки и накопления, повышая эффективность теплоотдачи излучением в замкнутом пространстве пламенной печи. КПД и производительность плавильной печи. Наличие покатости свода камер, их взаиморасположение с наклонным подом камеры плавления и с зеркалом расплавленного металла дополнительно повышают эффективность углового коэффициента излучения по всем направлениям облучения. Взаимное расположение окон для вывода газов сгорания по отношению к поверхности расплавленного металла, отдаление потока выводимых газов сгорания от зеркала металла в ванне камеры плавки и накопления уменьшают интенсивность непосредственного контакта с печными газами, снижая потери металла на угар и его насыщение газом.

На фиг. 1 показан общий вид печи, вертикальный разрез; на фиг. 2 - дана схема размещения горелочных устройств и окон вывода газов сгорания, продольный разрез А-А на фиг. 1.

Печь плавильная для переработки вторичного цветного металла включает корпус 1 из огнеупорных материалов, в торцевой стенке 2 которого устроено окно 3 загрузки сырья и выгрузки инородных включений, а в боковой стенке 4 устроено окно 5 подачи шихтовых материалов, расположенную в корпусе 1 плавильную камеру 6, имеющую наклонный под 7, выполненный расширяющимся от окна 3 в направлении камеры 6 в виде желоба 8 с нарастающим прогибом с установленными в боковых стенках 4 и 9 камеры 6 горелочными устройствами 10 (на фиг. 2 горелки обозначены поз. 10а, 10б и 10в) и устроенными окнами 11 вывода газов сгорания в дымоотводящие каналы 12 и камеру плавки и накопления 13, имеющую летку 14 для выгрузки и/или разлива основного материала и свод 15, выполненный покатым в направлении торцевой стенки 16, в которой установлено горелочное устройство 17.

Печь плавильная работает следующим образом.

В разогретую печь через окно 3 загружают лом цветного металла, например алюминиевый скрап, и расплавляют на поде 7. Расплав по желобу 8 наклонной плоскости пода 7 стекает в ванну камеры для накопления расплава основного материала и его плавки 13. Инородные включения при этом остаются на поде 7 и по мере их накопления выгружаются скребками наружу через окно 3. Жидкий металл скапливается в камере 13. Через окно 5 загружают расшихтованные материалы. После наполнения ванны камеры 13 вскрывают летку 14 и металл выгружают.

Поскольку встречные взаимнонепересекающиеся по направлению в рабочем пространстве камеры плавления 6, но направленные по отношению друг к другу определенным по настоящему изобретению образом факелы сгорания топлива горелок 10, например, от горелок 10а, 10б и 10в в случае применения трех горелочных устройств в камере 6 совместно с факелом от горелки 17, направление оси которой по отношению к осевой линии печи смещено в сторону стенки 9 с меньшим по сравнению со стенкой 4 количеством горелочных устройств 10, например на 0,2 ширины камеры 13, с учетом взаимного расположения по отношению к светящемуся пламени поверхности свода 15, уклон покатости которого составляет, например, от 1:10 до 1:4 зеркала расплавленного металла в ванне камеры 15 и окон 11 вывода газов сгорания, наиболее оптимально, как показали испытания, формируют в замкнутом пространстве пламенной печи интенсивный вихревой поток раскаленных газов с относительно равномерно-объемной радиационной составляющей, что уменьшает интенсивность непосредственного контакта металла с печными газами таким образом, способствуя предупреждению локального перегрева металла, снижению потери металла на угар при одновременном улучшении эффективности углового коэффициента излучения по направлениям облучения, что повышает КПД и производительность плавильной печи, качество выплавляемого металла.

Использованные источники информации
1. Печи в литейном производстве: Атлас конструкций /Благонравов Б.П. и др. - М.: Машиностроение, 1989, с. 99-100.

2. Авторское свидетельство СССР N 623086, кл. F 27 B 3/04, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР N 1803687, кл. F 27 B 3/04, 1993.

Изобретение относится к устройствам по переработке скрапа цветного металла на плавильных отражательных печах, в частности для переплавки вторичного алюминиевого сырья. Плавильная печь включает камеру с наклонным подом для расплавления исходного сырья и отделения основного материала от инородных включений, снабженную окном для загрузки сырья и выгрузки инородных включений, камеру для накопления расплава основного материала, его плавки и расшихтовки с расположенной на дне леткой для выгрузки металла. Технический результат - повышение тепловой эффективности и производительности плавильной печи и качества продукции за счет взаимного размещения горелочных устройств, окон вывода газов сгорания, а также изменения формы пода и свода камер. Для этого наклонный под плавильной камеры выполнен в форме расширяющегося желоба с прогибом, а поверхность свода - покатой. В одной из боковых стенок камеры плавления устанавливаются с уменьшением на одно горелочные устройства, при этом горелки в боковых стенках камеры плавления расположены разнонаправлено таким образом, что вертикальные проекции геометрических осей горелок не пересекаются в рабочем пространстве камеры, в то же время горелочное устройство камеры накопления расплава размещено таким образом, что геометрическая ось горелки проходит параллельно продольной оси печи со смещением в сторону той стенки камеры плавления, в которой устанавливается меньшее количество горелочных устройств. 4 з.п.ф, 2 ил.

1. Печь плавильная для переработки вторичного цветного металла, содержащая корпус из огнеупорных материалов со сводом, размещенные в корпусе плавильную камеру с наклонным подом и камеру плавки и накопления с окнами для загрузки и выгрузки основного сырья, инородных включений и шихтовых материалов, горелочное устройство, размещенное в боковой стенке плавильной камеры, летку для выгрузки и/или разливки основного материала, расположенную в камере плавки и накопления, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена горелочными устройствами, размещенными в боковых стенках плавильной камеры и в торцевой стенке камеры плавки и накопления, поверхность наклонного пода плавильной камеры выполнена в форме расширяющегося желоба с прогибом, нарастающим в направлении от окна загрузки-выгрузки сырья к камере плавки и накопления, поверхность свода камеры плавки и накопления выполнена покатой в направлении от плавильной камеры, в стенках плавильной камеры выполнены дымоотводящие каналы, горелочные устройства плавильной камеры размещены в ряд напротив друг друга в боковых стенках печи на равном уровне от линии стрелы прогиба наклонного пода, при том на одной боковой стенке размещено на одну горелку меньше, причем вертикальные проекции геометрических осей горелок горелочных устройств стенки с большим числом горелок перпендикулярны продольной оси печи, а вертикальные проекции геометрических осей горелок горелочных устройств другой стенки с меньшим числом горелок направлены в сторону камеры плавки и накопления под максимально возможным углом к продольной оси печи, не пересекая проекций осей горелок горелочных устройств плавильной камеры в рабочем пространстве камеры, горелочное устройство камеры плавки и накопления установлено напротив окна загрузки-выгрузки, смещено от продольной оси печи в сторону боковой стенки плавильной камеры с уменьшенным количеством горелочных устройств и размещено на одном уровне с горелочным устройством, ближайшим к камере плавки и накопления, при этом геометрическая ось горелки направлена параллельно оси печи, в боковых стенках плавильной камеры выполнены окна для вывода газов сгорания в дымоотводящие каналы, размещенные на одном уровне с горелочным устройством камеры плавки и накопления, при этом в стенке с уменьшенным количеством горелочных устройств окно для вывода газов сгорания выполнено напротив горелочного устройства, ближайшего к камере плавки и накопления, а в другой стенке окно выполнено между горелочными устройствами. 2. Печь плавильная по п. 1, отличающаяся тем, что наклонный под плавильной камеры плавно расширяется до ширины камеры плавки и накопления и имеет контур прогиба параболической формы, при этом стрела прогиба нарастает по длине желоба до величины, составляющей 0,1 длины желоба. 3. Печь плавильная по п. 1, отличающаяся тем, что свод плавильной камеры плавно переходит в свод камеры плавки и накопления, при этом своды камер имеют уклон от 1:10 до 1:4. 4. Печь плавильная по п. 1, отличающаяся тем, что геометрическая ось горелки горелочного устройства камеры плавки и накопления смещена на расстояние, составляющее 0,2 ширины камеры. 5. Печь плавильная по п. 1, отличающаяся тем, что в плавильной камере установлено три горелочных устройства.