RU2155304C1

RU2155304C1 - Reveberatory furnace for metal remelting

Info

Publication number: RU2155304C1
Application number: RU99126407A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Демидов; Н.В. Буряк
Original assignee: Демидов Юрий Алексеевич; Буряк Николай Васильевич
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2000-08-27

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy, particularly, melting units for smelting of secondary aluminum. SUBSTANCE: reverberatory furnace has body of red clay brick, accumulating bath confined by bottom and walls, loading inclined platform, loading window in body front wall, arch located above inclined platform and resting on refractory walls of platform, arch located above accumulating bath and resting on bath refractory end walls, prechamber in body end wall above accumulating bath for removal of slag, channel accommodating jet nozzle and made in body, and directed to loading platform and taphole located in bottom. Arch of accumulating bath is made with variable radius increasing towards prechamber. Located between body, bottom and walls of accumulating bath is pad of diatom and filler of heat-insulating crumb is accommodated above arches. EFFECT: improved ecology, reduced ejections and metal losses, prolonged service life of furnace. 2 cl, 3 dwg

Description

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. The invention relates to ferrous metallurgy, and in particular to smelting units for smelting secondary aluminum, and can be used in secondary non-ferrous metallurgy to create reflective furnaces for smelting aluminum and its alloys.

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. Known two-chamber furnace for melting aluminum (see Japanese application N 56-29186, publ. 1981, MKI F 27 DB 3/06), containing a curved arch, lined with refractory and heat-insulating brick, installed obliquely, forming the first combustion chamber. In front of the liquid fuel burners, the walls reflecting the fuel onto a curved arch are inclined. Under in the chamber is mounted obliquely to the front end of the furnace. In the rear of the furnace, a second combustion chamber is mounted, connected to a channel for removing gases. The chambers are divided by a partition in which several outlets are made.

Недостатками указанной печи являются большие потери тепла и сложность конструкции. The disadvantages of this furnace are large heat loss and design complexity.

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.Known two-chamber furnace with recirculating gas movement in the melting chamber (see MS Shklyar "furnaces of secondary non-ferrous metallurgy". -M .: Metallurgy, 1987, S. 35-38, Fig. 4). The direction of the burners and the shape of the vault of the melting chamber are designed so that the gas flow first flows around the arch, then smoothly unfolds at the end wall, changing direction by 180 ^o , and moves along the mirror of the bath. The vault of the piggy bank enters the melting chamber, overhanging the visor above the pass.

Однако такая печь имеет также сложную конструкцию и поэтому дорогостояща. However, such a furnace also has a complex structure and is therefore expensive.

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. Also known is a reflective furnace for melting scrap and non-ferrous metal waste (as USSR N 1040303, class F 27 B 3 / 00.19983), comprising a housing with a lining of refractory material, a melting chamber with burners, a metal collector with a burner installed in a common wall with loading windows, connected to the melting chamber by a transfer channel and an overflow smoke window located in the dividing wall between the chambers, an exhaust channel and a chimney.

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. The disadvantages of such a furnace are the expensive design, large heat loss, low thermal efficiency of the furnace, the inability to separate metal attachments in the furnace from the base metal before it enters the storage tank of the furnace, and the need for large production areas.

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. Closest to the claimed technical essence is a reflective furnace for remelting metal (RF patent N2047663, application. 10.11.95, IPC C 22 B 7/00, F 27 B 3/00), containing a housing formed by a refractory outer side, front and rear end walls, a storage bath limited by the hearth and walls, a pre-chamber in the front end wall, an arched arch, a drain door, a gas duct and tuyeres. On the floor in the inner perimeter of the walls of the body there is a two-layer accumulating heat pad.

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). The disadvantages of this furnace are the rather expensive housing design due to the large number of refractory materials and metal blooms, increased fuel (diesel) consumption, the design complexity due to the use of three tuyeres for melting the metal and separation of the tuyere functions: one - to bring the metal to a liquid state , the other two - to maintain the metal in a molten state in the bath. Placing steel blooms at the top of the cushion prevents the bath from operating in full stop and restart mode. Temperature differences will lead to the rapid destruction of the storage bath due to different coefficients of thermal expansion of blooms (metal) and refractory bricks. The direction of the fire of two tuyeres into the storage bath and being here in the rear end wall of the gas duct with a small chamber volume will not give complete combustion of diesel fuel, and an increase in the chamber is an increase in the amount of expensive building material. The vault is designed to convert light energy into heat, but the shape of the vault does not allow the use of this heat to maintain the metal in the storage bath in a liquid state throughout the entire volume, including the notch area (a nozzle works for this).

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. The objective of the invention is to create a reflective furnace for remelting metal of a simpler design, which allows to improve the environment, reduce emissions and reduce metal loss, as well as increase its life.

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. The proposed reflective furnace for smelting metal contains a housing made of building material limited by a hearth and walls made of refractory bricks, an accumulation bath, a loading window, a pre-chamber for removing slag, an arched arch, which is divided into two small and large, as a result of which the furnace is two-chamber, the first chamber contains an inclined loading table, two walls and a small arch resting on them, and the second chamber - under, walls and a large arch resting on the end walls of the storage bath. The arch above the storage tank has an asymmetric shape relative to its central axis with a radius increasing towards the front chamber. The furnace has a gas duct made in the rear wall of the furnace body, a drain hole is located in the hearth, and the channel in which the nozzle is located is made in the body next to the prechamber and is directed towards the loading table.

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. Unlike the prototype, the furnace is equipped with a single-layer pillow located inside the body. The pillow is made of lightweight diatom brick laying on the floor. On the pillow there is an accumulative bath made of refractory bricks. The walls of the bathtub are separated from the furnace body, made of red clay brick, with a lightweight refractory brick or diatom. In the internal cavity of the furnace, between the loading window and the collecting bath, an inclined platform (table) is made. The gap between the storage bath, the housing and the inclined platform is filled with a heat-insulating layer of lightweight refractory with a thermal conductivity of not more than 0.75 W (m.K), and the remaining gaps between the storage bath and the furnace body are filled with a diatom with a thermal conductivity of not more than 0.4 W (m. TO). The arches of the furnace are covered with diatom chips. Due to the fact that the arches are a constant source of heat in this design, and the pillow around the storage bath acts as a heat insulator, the depth of the storage bath is chosen from the condition 500 h 600, where h is the depth of the storage bath, mm. When this condition is met, the volume of the storage bath is regulated by the width of the bath.

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. Changing the design of the furnace, i.e. the division of the arch into two and the new form of the arch above the storage tank can reduce heat loss, because the flame of one nozzle brings the loaded metal to the melting temperature and maintains the already molten metal in a liquid state; reduce emissions and reduce metal loss. Remelting aluminum in such a furnace is environmentally friendly, because in addition to the ability to clean emissions, the design itself eliminates the incomplete combustion of fuel in the event of a nozzle malfunction. The use of a single nozzle that is not directed along its axis to the storage bath reduces the amount of oxygen in the storage bath chamber and, therefore, reduces metal losses, and also allows to increase the life of the furnace, since the exclusion of metal blooms from the furnace design for heat storage increases terms of operation in the mode of full stop, start, etc.

На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая печь; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 схематично изображены своды. In FIG. 1 schematically shows the proposed furnace; figure 2 is a view along arrow a in figure 1; figure 3 schematically shows the vaults.

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. The proposed reflective furnace contains a floor-mounted building 1 formed by red clay brick masonry. In the inner cavity of the housing with a gap relative to it, on the pillow 2 (from the diatom) there is an accumulative bath, limited by the hearth 3 and walls 4 made of refractory brick SB. The depth of the bath (500 mm) is limited by the inclined platform 5, which is the loading table. A large arch 6 is assembled above the storage bath, resting on the end walls 4 of the bath. Above the inclined platform 5, a small arch 7 is assembled, based on the end walls 8 of the platform. Small 7 and large 6 vaults are covered with heat-insulating crumb 9 of diatom brick. A loading window 10 is made above the inclined platform 5 in the furnace body. A gas duct 11 is mounted in the wall of the furnace body opposite to the loading table 11. In the hearth 3 there is a notch 12, opposite which a chamber 13 is mounted in the body for removing slag from the metal surface at a height of 500 mm relative to the notch . Near the prechamber, parallel to the axis of the bath, a channel 14 is made for accommodating the nozzle therein.

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. The arch 6 above the storage tank is made asymmetric with respect to its transverse axis, the radius increases towards the prechamber 13 for uniform distribution of heat over the entire surface of the molten metal, which allows the metal to remain in a liquid state at any point in the storage bath.

Печь работает следующим образом. The furnace operates as follows.

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. An aluminum scrub with ambient temperature is loaded into a hot furnace on an inclined platform 5 through a loading window 9. The flame of the nozzle inserted into the channel 14, heats the scrap to the melting temperature. After the formation of the liquid phase, the metal flows down an inclined plane into the bath. The nozzle flame directed at the aluminum scrap is divided into parts. In this case, part of the flame strikes the opposite wall, goes up to the small arch 7, bypasses it, twists and repeats the same path along the large arch 6 in the second chamber, passing along the surface of the molten metal, and then goes into the gas duct 11. The other part of the flame strikes directly on the end wall of the large arch, twisting, flows around it, also passes along the surface of the liquid metal, providing its secondary heating. In the process, heat is accumulated in the arches, from where it is reflected on the metal. The nozzle flame, twisting into a spiral, glides over the surface of the accumulated metal, giving it heat. A layer of backfill over the arches ensures their thermal insulation. As metal accumulates in the bath, the tap hole 12 is opened and poured into molds.

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. The arrangement of arches, the construction of the body made of red clay brick, the construction of the walls of the chambers and refractory bricks, as well as the filling above the arches and the heat-insulating cushion under the bottom of the bathtub allow the accumulation, conversion, and distribution of heat from one nozzle in the furnace so that it is enough to maintain the melting temperature and higher throughout the bath.

Claims

1. Reflective furnace for smelting metal, comprising a housing made of building material, formed by the side front and rear end walls, a storage bath bounded by a hearth and walls, an inclined platform between the storage bath and the front end wall of the housing, in which a loading window is made, a pre-chamber for removing slag in the side end wall, the drain groove in the opposite end wall, the gas duct in the rear wall, the nozzle channel directed to the inclined platform, the insulating layers are backfilled above the arch and between the bathtub, the inclined platform and the housing, characterized in that the arch is divided into two parts, one of which is the arch of the chamber formed by the inclined platform and the walls, and the other is the arch of the storage bath, while the channel for the nozzle is made in one wall with a prechamber, its longitudinal axis is parallel to the axis of the storage bath, and the arch of the storage bath is made with a variable radius, increasing towards the prechamber.

2. The furnace according to claim 1, characterized in that the backfill between the bathtub, the inclined platform and the body is made of lightweight diatom brick, the backfill over the arch is made of crushed diatom brick, the walls of the storage bath and the inclined area are made of SB fireproof brick, and the body - of red clay brick.