[其他]熔化铝的竖式直落熔炉及其方法

说明书

本发明有关于金属的熔炉和熔化金属的方法，特别是，有关于一种用于熔化铝或铝合金的竖式直落熔炉，和一种在该竖式直落中熔化铝和铝合金的方法。

众所周知，在下列的美国专利和这些美国专利所涉及的其他专利所揭示的熔炉例子中有竖式直落熔炉，用于熔化铁和一些非铁金属，如铜。

美国专利号：2，283，163    4，129，742

3，199，977    4，243，209

3，175，203    4，311，519

3，759，699    4，315，755

3，788，623    4，375，352

另一种已知的熔炉，据说可以用来熔化铝，揭示于美国专利3，809，378。那个专利所揭示的熔炉是由：靠垂直加料的第一熔化室和与第一熔化室相毗连的第二熔化室的结合所构成。热量被传递到第一熔化室是靠对流，使用一个高速喷燃器使金属在那里达“半熔态”。接着，半熔态金属流到第二熔化室，在那里通过辐射热被完全熔化。

一般铝和铝合金被熔于反射炉，它与竖式直落熔炉的区别主要在于热量怎样被传递到铝金属的方式上。在反射炉中，热量被传递到被熔的金属主要靠熔炉壁的辐射，在较小的程度上，也有从已熔化的金属到固态金属的热传导。在直落熔炉中，热量传递到金属主要靠对流的方式，只有一些可被忽略的热量是通过熔炉壁的辐射或热传导来传递的。

在金属熔化的应用中，一般都知道，用BTU/1b（英国热量单位/磅）来表示的每单位重量金属所需要的气体消耗速率，以此比较，直落熔炉大约二倍有效于发射熔炉。然而，直落熔炉在熔化铝和铝合金的铝工业中，几乎还未被应用。

已经知道，使用传统的，装有高速喷燃器的直落式熔炉是靠对流来熔化铝或铝合金的。这样产生的一个问题是，铝金属的密度低，特别是小块外形的铝，倾向于被高速气体流“吹”到熔炉壁，而不是靠重力落到熔炉炉床中。此外，也已经知道，熔化的，半熔化的和固态的铝金属还可能被高速喷燃器气体“吹”到别的分布于熔炉壁上的喷燃器和喷燃器开口之中，从而，引起熔炉的效率下降，可能出现的喷燃器堵塞，以及熔炉维护费用的可观的增加。

克服上述问题的一种途径是，显著地降低喷燃器的速度。然而，熔化速度是直接正比于喷燃器的速度的，最佳的选择应该是按照被熔化的铝材的类型和外形使喷燃器速度达到最大值。

克服铝金属被“吹”问题的另一种途径是，使用前述的美国专利3，809，378的熔炉。该熔炉只有一个高速喷燃器，正好横跨于第一熔化室，对准了第二熔化室的开口。这样，被高速喷燃器气体“吹”过第一熔化室的任何熔化的，半熔化的和固态的铝金属可以直接进入第二燃烧室或熔炉的反射部分，在那里，依靠并非最适宜的热传递条件，即依靠辐射热而不是依靠对流热，使铝金属被加热和熔化。

在反射炉中熔化铝金属的另一个有关问题是，由于被送进熔炉的金属所带有的湿气可能产生爆炸的危险。如果金属带有任何湿气，当它被加进含有熔化铝的液池，即带有“湿”炉床的熔炉时，湿气将急骤蒸发成水汽，引起体积膨胀，由此可能引起潜在的危险的爆炸。在直落熔炉中，这种爆炸的可能性就非常小，因为直落熔炉是典型的“干”炉床，也因为金属是在炉身的顶上被加入熔炉中，在那里金属通过对流的热受到预热，这就在加料的过程中有利地蒸发了全部的湿气。

由于前述的，作为先有技术的熔炉的局限性和缺点，以及在上面尚未特别提出的其他不利因素，可以很明显看出，在竖式直落熔炉的领域内仍然存在着一种需要，即专门地设计出一种竖式直落熔炉，以有效地用于熔化铝和铝合金;以及一种方法，它是依靠竖式直落熔炉内的对流来熔化铝和铝合金的。所以，本发明的首要目的是实现这种需要，提供一种竖式直落熔炉，它有一种新颖的，改良的，装置在熔炉侧壁上的多个喷燃器的组合，这些喷燃器分别相关于金属料和炉床，它们被独特地定向安置，从而消除了或最大限度缩小了直落熔炉中由于高速喷燃器所引起的，在熔化过程中铝和铝合金所产生的问题。

更详细地说，本发明的一个目的的提供一种熔化铝的竖式直落熔炉，它有多个向下倾斜的，装置在熔炉侧壁上的喷燃器，每个喷燃器的轴线定向于喷到炉床的一部分，以保持炉床的热量和避免将铝吹到熔炉的对壁。

本发明的另一个目的是提供一种熔化铝和铝合金的方法，这里传递到金属的热量基本上完全是靠对流，而不是靠辐射来实现的。

本发明的另一个目的是提供一种熔化铝的竖式直落熔炉，该熔炉为完全熔化铝进料所需要的热量范围从低到600到1500BTU/1b（英国热量单位/磅），其平均所需要热量为1000BTU/1b或更少些。