ОТРАЖАТЕЛЬНАЯ ПЕЧЬ ДЛЯ ПЕРЕПЛАВКИ МЕТАЛЛА Российский патент 2000 года по МПК F27B3/00 F27B3/02 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к плавильным агрегатам для переплавки вторичного алюминия, и может быть использовано во вторичной цветной металлургии при создании отражательных печей для переплавки алюминия и его сплавов.

Известна двухкамерная печь для плавления алюминия (см. заявку Японии N 56-29186, публ. 1981, МКИ F 27 DB 3/06), содержащая криволинейный свод, футерованный огнеупорным и теплоизоляционным кирпичом, установленный наклонно, образуя первую камеру сгорания. Перед горелками жидкого топлива наклонно расположены отражающие топливо на криволинейный свод стенки. Под в камере смонтирован наклонно к переднему торцу печи. В задней части печи смонтирована вторая камера сгорания, соединенная с каналом для удаления газов. Камеры разделены перегородкой, в которой выполнено несколько выпускных отверстий.

Недостатками указанной печи являются большие потери тепла и сложность конструкции.

Известна двухкамерная печь с рециркуляционным движением газов в плавильной камере (см. М.С. Шкляр "Печи вторичной цветной металлургии". -М.: Металлургия, 1987, с. 35-38, рис.4). Направление горелок и форма свода плавильной камеры выполнены так, что поток газов сначала обтекает свод, затем плавно разворачивается у торцевой стенки, изменяя направление на 180^o, и движется вдоль зеркала ванны. Свод копильника входит в плавильную камеру, нависая козырьком над перевалом.

Однако такая печь имеет также сложную конструкцию и поэтому дорогостояща.

Известна также отражательная печь для плавки лома и отходов цветных металлов (а.с. СССР N 1040303, кл. F 27 B 3/00,1983), содержащая корпус с футеровкой из огнеупорного материала, плавильную камеру с горелками, металлосборник с горелкой, установленной в общей стене с загрузочными окнами, соединенный с плавильной камерой переточным каналом и переливным дымовым окном, расположенным в разделительной стенке между камерами, выпускную летку и дымоотвод.

Недостатками такой печи являются дорогостоящая конструкция, большие теплопотери, низкий тепловой КПД печи, невозможность произвести отделение металлических приделок в печи от основного металла до его попадания в накопительную ванну печи, а также необходимость больших производственных площадей.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности является отражательная печь для переплава металла (патент РФ N2047663, заявл. 10.11.95, МПК C 22 B 7/00, F 27 B 3/00), содержащая корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенами, ограниченную подом и стенами накопительную ванну, выполненную в передней торцевой стенке форкамеру, арочный свод, сливную летку, газоход и фурмы. На полу во внутреннем периметре стен корпуса размещена двухслойная аккумулирующая теплоподушка.

Недостатками этой печи являются довольно дорогая конструкция корпуса из-за большого количества огнеупорных материалов и металлических блюмсов, увеличенный расход топлива (дизельного), сложность конструкции из-за использования трех фурм для переплава металла и разделения функций фурм: одна - до доведения металла до жидкого состояния, две другие - для поддержания металла в расплавленном состоянии в ванне. Размещение в верхней части подушки стальных блюмсов исключает эксплуатацию ванны в режиме полной остановки и повторного запуска. Перепады температур приведут к быстрому разрушению накопительной ванны из-за разного коэффициента теплового расширения блюмсов (металлических) и огнеупорного кирпича. Направление огня двух фурм в накопительную ванну и нахождение здесь же в задней торцевой стенке газохода при малом объеме камеры не даст полного сгорания дизельного топлива, а увеличение камеры - это увеличение количества дорогостоящего строительного материала. Свод рассчитан на преобразование световой энергии в тепловую, но форма свода не позволяет использовать это тепло для поддержания металла в накопительной ванне в жидком состоянии по всему объему, включая район летки (для этого работает форсунка).

Задачей изобретения является создание отражательной печи для переплава металла более простой конструкции, позволяющей улучшить экологию, снизить выбросы и уменьшить потери металла, а также увеличить срок ее эксплуатации.

Предлагаемая отражательная печь для переплавки металла содержит корпус из строительного материала, ограниченную подом и стенками из огнеупорного кирпича накопительную ванну, загрузочное окно, форкамеру для снятия шлака, арочный свод, который разделен на два - малый и большой, вследствие чего печь является двухкамерной, при этом первая камера содержит наклонный загрузочный стол, две стены и опирающийся на них малый свод, а вторая камера - под, стены и большой свод, опирающийся на торцевые стены накопительной ванны. Свод над накопительной ванной имеет несимметричную форму относительно ее центральной оси с радиусом, увеличивающимся в сторону форкамеры. Печь имеет газоход, выполненный в задней стенке корпуса печи, в поде расположена сливная летка, а канал, в котором размещена форсунка, выполнен в корпусе рядом с форкамерой и направлен в сторону загрузочного стола.

В отличие от прототипа, печь снабжена однослойной, расположенной внутри корпуса, подушкой. Подушка выполнена кладкой из легковесного диатомового кирпича, лежащего на полу. На подушке собрана накопительная ванна из огнеупорного кирпича. Стенки ванны отделены от корпуса печи, выполненного из красного глиняного кирпича, легковесным огнеупорным кирпичом или диатомом. Во внутренней полости печи, между загрузочным окном и накопительной ванной, выполнена наклонная площадка (стол). Зазор между накопительной ванной, корпусом и наклонной площадкой заполнен теплоизоляционной прослойкой легковесного огнеупора с теплопроводностью не более 0,75 Вт (м.К), а остальные зазоры между накопительной ванной и корпусом печи заполнены диатомом с теплопроводностью не более 0,4 Вт (м.К). Своды печи засыпаны диатомовой крошкой. В связи с тем, что постоянным источником тепла в данной конструкции являются своды, а подушка вокруг накопительной ванны исполняет роль теплоизолятора, глубина накопительной ванны выбрана из условия 500 h 600, где h - глубина накопительной ванны, мм. При выполнении этого условия объем накопительной ванны регулируется шириной ванны.

Изменение конструкции печи, т.е. разделение свода на два и новая форма свода над накопительной ванной позволяют уменьшить теплопотери, т.к. пламя одной форсунки доводит загруженный металл до температуры плавления и поддерживает уже расплавленный металл в жидком состоянии; снизить выбросы и уменьшить потери металла. Переплав алюминия в такой печи является экологически чистым, т.к. кроме возможности очистки выбросов, сама конструкция исключает неполное сгорание топлива в случае неисправности форсунки. Использование одной форсунки, не направленной по своей оси на накопительную ванну, уменьшает количество кислорода в камере накопительной ванны, а следовательно, уменьшает потери металла, а также позволяет увеличить срок эксплуатации печи, т. к. исключение из конструкции печи металлических блюмсов для аккумулирования тепла увеличивает сроки эксплуатации в режиме полной остановки, запуска и т.д.

На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая печь; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 схематично изображены своды.

Предлагаемая отражательная печь содержит смонтированный на полу корпус 1, образованный кирпичной кладкой из красного глиняного кирпича. Во внутренней полости корпуса с зазором относительно него на подушке 2 (из диатома) размещена накопительная ванна, ограниченная подом 3 и стенками 4, выполненными из огнеупорного кирпича ШБ. Глубина ванны (500 мм) ограничивается наклонной площадкой 5, являющейся загрузочным столом. Над накопительной ванной собран большой свод 6, опирающийся на торцевые стенки 4 ванны. Над наклонной площадкой 5 собран малый свод 7, опирающийся на торцевые стенки 8 площадки. Малый 7 и большой 6 своды засыпаны теплоизолирующей крошкой 9 из диатомового кирпича. Над наклонной площадкой 5 в корпусе печи выполнено загрузочное окно 10. В противоположной от загрузочного стола стенке корпуса печи смонтирован газоход 11. В поде 3 расположена летка 12, напротив которой в корпусе смонтирована форкамера 13 для выемки шлака с поверхности металла на высоте 500 мм относительно летки. Рядом с форкамерой, параллельно оси ванны, выполнен канал 14 для размещения в нем форсунки.

Свод 6 над накопительной ванной выполнен несимметричным относительно своей поперечной оси, радиус увеличивается по направлению к форкамере 13 для равномерного распределения тепла по всей поверхности расплавленного металла, что позволяет оставаться металлу в жидком состоянии в любой точке накопительной ванны.

Печь работает следующим образом.

В горячую печь на наклонную площадку 5 через загрузочное окно 9 загружают алюминиевый скраб с температурой окружающей среды. Пламя форсунки, вставленной в канал 14, нагревает лом до температуры плавления. После образования жидкой фазы металл стекает по наклонной плоскости в ванну. Пламя форсунки, направленное на алюминиевый лом, делится на части. При этом часть пламени ударяется в противоположную стенку, уходит вверх к малому своду 7, обходит его, закручивается и повторяет такой же путь по большому своду 6 во второй камере, проходя по поверхности жидкого металла, после чего уходит в газоход 11. Другая часть пламени ударяется непосредственно о торцевую стенку большого свода, закручиваясь, обтекает его, проходит также по поверхности жидкого металла, обеспечивая его вторичный обогрев. В процессе работы тепло аккумулируется в сводах, откуда отражается на металл. Пламя форсунки, закручиваясь в спираль, скользит по поверхности накапливаемого металла, отдавая ему тепло. Слой засыпки над сводами обеспечивает их теплоизоляцию. По мере накопления металла в ванне летку 12 открывают и сливают его в изложницы.

Устройство сводов, выполнение корпуса из красного глиняного кирпича, выполнение стенок камер и огнеупорного кирпича, а также засыпка над сводами и теплоизолирующая подушка под подом ванны позволяют аккумулировать, преобразовывать, распределять тепло от одной форсунки в печи так, что его вполне достаточно для поддержания температуры плавления и выше по всей ванне.

Использование: изобретение относится к цветной металлургии, а именно к плавильным агрегатам для плавки вторичного алюминия. Печь содержит корпус из красного глиняного кирпича, ограниченную подом и стенками накопительную ванну, загрузочную наклонную площадку, загрузочное окно в передней стенке корпуса, арочный свод над наклонной площадкой, опирающийся на огнеупорные стенки площадки, арочный свод над накопительной ванной, опирающийся на огнеупорные торцевые стенки ванны, форкамеру для снятия шлака в торцевой стенке корпуса над накопительной ванной, канал для размещения форсунки, выполненный в корпусе и направленный на загрузочную площадку, расположенную в поде сливную летку. Свод накопительной ванны выполнен с переменным радиусом, увеличивающимся в сторону форкамеры. Между корпусом, подом и стенками накопительной ванны расположена подушка из диатома, над сводами размещена засыпка из теплоизолирующей крошки. Изобретение позволяет улучшить экологию, снизить выбросы и уменьшить потери металла, увеличить срок эксплуатации печи. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Отражательная печь для переплавки металла, содержащая корпус из строительного материала, образованный боковыми передней и задней торцевыми стенками, ограниченную подом и стенками накопительную ванну, наклонную площадку между накопительной ванной и передней торцевой стенкой корпуса, в которой выполнено загрузочное окно, форкамеру для снятия шлака в боковой торцевой стенке, сливную летку - в противоположной торцевой стенке, газоход - в задней стенке, канал для форсунки, направленный на наклонную площадку, теплоизоляционные слои засыпки над сводом и между ванной, наклонной площадкой и корпусом, отличающаяся тем, что свод разделен на две части, одна из которых является сводом камеры, образованной наклонной площадкой и стенками, а другая - сводом накопительной ванны, при этом канал для форсунки выполнен в одной стенке с форкамерой, его продольная ось параллельна оси накопительной ванны, а свод накопительной ванны выполнен с переменным радиусом, увеличивающимся в сторону форкамеры. 2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что засыпка между ванной, наклонной площадкой и корпусом выполнена из легковесного диатомового кирпича, засыпка над сводом - из крошки диатомового кирпича, стены накопительной ванны и над наклонной площадкой - из огнеупорного кирпича ШБ, а корпус - из красного глиняного кирпича.