шахтно-ванная печь для плавки цветных сплавов

Формула изобретения

Шахтно-ванная печь для плавки цветных сплавов, состоящая из шахты, ванны для расплава, разделенной огнеупорной перегородкой на камеры плавления и перегрева, газовых горелок и раздаточного кармана, отличающаяся тем, что в подине камер плавления и перегрева установлены токопроводы из электропроводного огнеупора, подключенные к источнику постоянного напряжения, снабженного регулятором силы и полярности тока, а в огнеупорную перегородку встроен водоохлаждаемый электромагнит.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии, точнее к конструкциям газовых плавильных печей для плавки цветных металлов и сплавов.

Известна поворотная тигельная печь, работающая на нефти или газе. Печь состоит из стального кожуха с футеровкой и вставленного в него сверху чугунового тигля. Тигель своим широким фланцем прикрепляется к стальному кольцу, перекрывающему сверху шахту, что обеспечивает полную изоляцию расплавленного металла от печных газов. Форсунку для сжигания топлива подводят сбоку к нижней части кожуха [1].

Печи этого типа нашли применение для выплавки цветных сплавов, но небольшой емкости. Недостатками печей являются сложность применения печей данного типа большой емкости, а также периодический процесс плавки.

Известна также пламенная поворотная печь, типа "Мечта" для выплавки легкоплавких металлов.

Печь работает на мазуте, который сжигается с помощью форсунки в камере сгорания (форкамере).

Кожух печи, представляющий собой стальной барабан, помещается на четырех несущих роликах, вращающихся в кронштейнах. Загрузка шихты в плавильную камеру и выдача готового сплава из печи производится через горловину [1], поэтому и эта печь не лишена недостатков предыдущей конструкции.

Известна и пламенно-отражательная печь для плавки алюминия, работающая на жидком или газообразном топливе, которое сжигается с помощью горелок в камерах сгорания.

Печь имеет удлиненный металлический кожух, установленный на фундаменте. Кожух изнутри выложен огнеупорным кирпичом, в торцах и с боков имеются наклонные камеры сгорания (форкамеры), в которых сжигается топливо, а в середине - центральная ванна. Шихта загружается через окна в форкамеры и там плавится. Жидкий металл стекает по наклонной плоскости в ванну печи. Выдача готового сплава из печи производится через металлическую летку, расположенную в нижней части общей ванны [1].

В данных пламенных печах разогрев металла происходит за счет непосредственного соприкосновения с газами и теплом, излучаемым раскаленными сводами и стенками печи.

Простота обслуживания, возможности переплавки отходов в том числе и стружки, длительная работа печей без ремонта являются преимуществами данных пламенно-отражательных печей.

Однако непосредственное соприкосновение большой поверхности металла с печными газами является основным недостатком этих печей, так как способствует насыщению металла газами и влечет за собой повышенный угар металла.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является шахтно-отражательная печь, включающая загрузочную шахту, камеру плавления, камеру перегрева, перегородку, разделяющую камеры плавления и перегрева, причем в нижней части перегородки выполнены каналы, с помощью которых сообщаются камера плавления и камера перегрева [2].

Предварительный нагрев и плавление алюминия за счет непосредственного контактирования шихты с горячими продуктами сгорания природного газа не лишает эту печь недостатков вышеописанных печей и приводит к образованию повышенного количества шлака, что отрицательно сказывается как на технологии плавки, так и на качестве выплавляемого сплава.

Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении производительности печи, снижении угара металла, улучшении условий обработки расплава, а также достижении гибкости технологического процесса.

Это достигается тем, что в подине камер плавления и перегрева установлены токоподводы из электропроводного огнеупора, подключенные к источнику постоянного напряжения тока, снабженного регулятором силы и полярности, а в огнеупорную перегородку встроен водоохлаждаемый электромагнит.

Конструкция газовой плавильной печи представлена на прилагаемом чертеже.

Печь содержит прямоугольную шахту 1 с рабочим загрузочным окном 2 и вытяжной трубой 3, ванну для металла 4, закрытую сводом 5 и разделенную перегородкой 6 на камеру плавления 7 и камеру перегрева 8, а также имеющую раздаточный карман 9. В камере перегрева над уровнем ванны для металла установлены газовые горелки 10.

Огнеупорная перегородка 6 выполнена таким образом, что снизу имеет каналы 11, сообщающие камеру плавления и камеру перегрева, а сверху проход 12 для продуктов сгорания. Перегородка препятствует также попаданию твердых кусков шихты в камеру перегрева.

В подину печи, выполненную из неэлектропроводного огнеупорного материала, вмонтированы электроды 13 из высокоуглеродистого огнеупора, к которым от источника постоянного тока 14 через регулятор силы тока 15 и переключатель полярности 16 приложено постоянное напряжение. В перегородке 6 зафутерован электромагнит 17, магнитопровод которого охватывает канал 11, обмотка которого питается от источника постоянного тока 14.

Печь работает следующим образом. После прогрева футеровка через завалочное окно осуществляют загрузку шихты. Расплавленный металл начинает поступать из камеры плавления через канал в нижней части перегородки в камеру перегрева. В начальный период плавки для снижения окисления шихты и снижения угара необходимо обеспечить плавление шихты в жидкой ванне. Для этого включают ток такой полярности, который при взаимодействии с магнитным полем вызывает за счет магнитоэлектродинамического эффекта в жидком металле движущую силу, направленную в сторону камеры плавления. Уровень металла в камере перегрева при этом понижается, что вызывает быстрый перегрев расплава и повышение производительности печи.

По заполнении камеры перегрева начинается отбор расплава из раздаточного кармана. В этот период сила тока убавляется до величины, обеспечивающей приток металла из камеры плавления со скоростью, компенсирующей убыль расплава из камеры перегрева через раздаточный карман. Когда уровень жидкого металла в камерах плавления и перегрева выровняются, полярность тока изменяют на противоположную, и за счет ускорения перемещения расплава из камеры плавления в камеру перегрева обеспечивают постоянство раздачи металла. Такую же операцию осуществляют и при дегазации и рафинировании расплава, обеспечивая максимальный уровень расплава в камере перегрева. В этот же период осуществляют очистку подины камеры плавления от попавших в нее инородных включений и шлака.

Таким образом, при плавке в предлагаемой печи увеличивается производительность на 10....15%, снижается окисление и угар компонентов шихты, обеспечиваются постоянные условия отбора расплава из печи и обеспечиваются процесс рафинирования и дегазации металла непосредственно в печи.