燃料炉：固体燃料坩埚炉、火焰反射熔化炉及封闭型坩埚炉

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：图1-21 加热器浸渍式保温炉结构1.固体燃料坩埚炉该类熔化炉是以焦炭或煤为燃料的固定式鼓风坩埚炉，用来熔化铝、铜合金及中间合金。图1-23 固定式封闭型坩埚炉3.竖式火焰反射熔化炉火焰炉熔化金属所需的热量是靠燃料燃烧装置供给的。图1-24 封闭型坩埚炉实物图一般反射炉的热效率为18%～30%，而快速熔化炉的热效率为42%～60%。

图1-21 加热器浸渍式保温炉结构

1.固体燃料坩埚炉

该类熔化炉是以焦炭或煤为燃料的固定式鼓风坩埚炉，用来熔化铝、铜合金及中间合金。这种炉子的炉膛直径均为坩埚直径的2倍左右，坩埚放在高于炉栅约200mm底焦层上或砌砖上，周围填满焦炭。

这种炉子的优点是结构简单，投资小，适应性强，最适于中小规模工厂熔炼铝、铜合金，批量不限，缺点是直接加热，温度不易控制，质量不易保证，劳动条件差。

2.液体、气体燃料坩埚炉

燃油坩埚炉主要以柴油作燃料，燃气坩埚炉常以煤气或天然气作燃料。燃料炉比固体燃料燃烧快而稳定，因而熔化速度快，炉温容易控制，合金质量较高，适用于中小型车间，最大容量可达900kg。

液体燃料燃烧使用的主要部件是雾化器——喷嘴；而气体燃料燃烧使用的主要部件是混合器——烧嘴。

操作时，喷嘴将风、油混合物以切线方向喷入炉中，火焰自下而上绕坩埚旋转运动。炉膛入口较大，有足够的时间和空间使燃料得以充分燃烧，放出热量，炉口直径小，可增加气流速度、提高传热效率。这种炉子浇注时需要有坩埚的起吊设备，但也可以改为倾转式。

图1-22所示为固定式敞开型坩埚炉，由于它的合金液的表面是直接暴露在燃烧气氛中的，要注意燃烧气对金属液的吸气。图1-23所示为固定式封闭型坩埚炉，其合金熔炼时，燃烧气不会直接翻覆到合金液表面上，从而使合金液吸气少，氧化也少。这是最适合铝合金熔炼的一种坩埚炉，这种炉子也属于间歇式熔化、保温炉。封闭型坩埚炉实物图如图1-24所示。

图1-22 固定式敞开型坩埚炉

图1-23 固定式封闭型坩埚炉

3.竖式火焰反射熔化炉

火焰炉熔化金属所需的热量是靠燃料燃烧装置供给的。燃烧产物在从燃烧装置流向烟道的过程中，热量主要以辐射的形式传给炉料。为了提高炉子的熔化效率，最近发展了火焰直接喷射加热和顶吹加热的快速熔化炉，在这种炉子中，热量主要是以对流的方式传给炉料的。

这种熔炉目前已成为铸铝生产的主要熔化设备，其特点是节能，熔化速度快，熔化量大。快速熔化炉使用的燃料为气体燃料（煤气、天然气或液化气）或液体燃料（煤油、重柴油）。

快速熔化炉的构造如图1-25和图1-26所示，大体可分为预热竖炉、熔化区和金属液过热升温熔池等三个主要部分。

图1-24 封闭型坩埚炉实物图

一般反射炉的热效率为18%～30%，而快速熔化炉的热效率为42%～60%。该炉可连续熔化一周，每日熔化19.5h，保温时间为4～5h，金属熔化的实收率为98.5%～99%。熔炉火焰直冲炉料的加热方法似乎违背一般铝合金的加热熔化原则，实际上熔耗氧化不像预想的那样高，主要原因是经充分预热的炉料，从开始直接受到火焰冲击到熔化所经历的时间非常短，即金属液氧化的时间非常短，金属的烧损也就较低。

图1-25 竖式反射熔化炉

图1-26 竖式熔化炉实物图

为了进一步提高熔化率，新熔炉正朝着下列三个方面进行改进：改高速火焰为低速富红外火焰，以进一步提高合金液的质量和热效率；完善炉外的辅助设备；改变炉内结构，以便于维修。

4.变形铝合金熔炼用大型反射炉

由于变形铝合金的熔炼要求产量大，目前我国大多采用固定式矩形炉或圆形竖式炉进行熔炼。这些火焰炉的结构形式很多，但通常都是由炉体（包括炉基、炉底、炉墙、炉顶、炉门和金属构架）、燃料燃烧装置、废热利用装置、烟道和烟囱等几部分组成的。

常用的固定式矩形炉的炉体结构主要有三种形式：图1-27中，a型、b型两种分别称为直焰式和倒焰式，多用做液体或气体燃料炉；c型多用做固体燃料（块煤）炉。在a型炉中，火焰从炉头进入炉内，沿熔池物料面经过，到炉尾被吸入烟道。在b型炉中，炉顶在纵向呈下垂式，火焰从烟道的同一端进入炉内，从炉顶压向熔池液面，然后折返进入烟道。这种炉型使火焰紧贴金属，且燃烧产物在炉内停留时间较长，增加了对金属的辐射传热和对流传热作用。c型炉中，火焰从燃烧室越过火墙进入炉膛，然后被下垂式弧形炉顶压向炉料，再进入烟道。对于所有类型的火焰炉来说，炉基多用混凝土砌筑，在炉基上通常还铺设槽钢或工字钢，以避免潮湿，并起通风散热作用。熔池一般都砌成倒拱形，以避免炉底上浮。为了防止金属渗入炉底，在炉底中间一般铺有一层厚度不大但十分紧密的镁砂层。为了便于放出金属，熔池底略向金属流口方向倾斜1°～2°。火焰炉的炉顶一般采用拱顶，拱顶中心角一般为60°/90°，拱高约为跨距的12%～15%。根据炉子容量的大小，炉墙上开有数量不等的炉门，炉门按需要可开在炉子正面或侧面，其大小主要根据加料机的装卸尺寸和操作情况而定，有的炉门做成斜面，一般用电动机启闭。金属构架可防止炉子变形，抵抗砌砖在烘炉或工作过程中产生的膨胀和收缩，加固炉体。图1-28所示为固定式圆形熔铝炉的实物照片。目前我国正在使用的这种炉子一般容量为10～30t，最大容量达到110t。

图1-27 固定矩形炉的结构形式

图1-28 固定式圆形熔铝炉

燃料炉：固体燃料坩埚炉、火焰反射熔化炉及封闭型坩埚炉

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