一种灰铸铁熔炼炉及熔炼工艺

技术领域

本申请涉及灰铸铁制造领域，尤其是涉及一种灰铸铁熔炼炉及熔炼工艺。

背景技术

灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，因断裂时断口呈暗灰色，故称为灰铸铁。主要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷，是应用最广的铸铁，其产量占铸铁总产量80%以上。灰铸铁具有良好的铸造性能、良好的减振性、良好的耐磨性能，因此在多个行业得到了广泛的运用。

目前，灰铸铁在生产的过程中，需要将废钢、生铁和回炉料等原料及加工助剂放入到熔炼炉内进行熔炼，再将熔融的材料倒入到模具中进行铸造，冷却后即形成灰铸铁。

然而熔炼炉在熔炼的过程中，会产生大量的热量，这些热量大部分用于对熔炼炉内的各种原料进行加热，确保其变化为熔融状态，而少部分热量则会向外辐射，造成热量的浪费，从而降低了在灰铸铁熔炼的过程中能源的利用率，增大了企业的生产成本。

发明内容

为了改善熔炼过程中热量浪费严重的问题，本申请提供一种灰铸铁熔炼炉及熔炼工艺。

第一方面，本申请提供一种灰铸铁熔炼炉，采用如下的技术方案：

一种灰铸铁熔炼炉，包括支架和转动设于支架上的壳体，所述壳体内设有通过加热线圈加热的坩埚，所述坩埚的开口与壳体的顶部连通，所述壳体内设有保温套，所述加热线圈和坩埚均位于保温套的内部，所述壳体的内壁与保温套的外壁之间形成预热空间；

所述壳体的顶部设有至少一对与预热空间连通的输料口，待熔料通过输料口进出预热空间。

通过采用上述技术方案，加热线圈产生的热量大部分传递至坩埚并用于坩埚内的待熔料的加热，少部分热量通过热辐射的方式穿过保温套并进入到预热空间内，从而形成对预热空间内的待熔料的预热作用，在坩埚内的待熔料变为呈熔融状态的熔液并倒入模具内后，经过预热的待熔料会通过输料口转移至坩埚内，从而提高了待熔料进入坩埚时的温度，便于加热线圈能够以较小的能量将经过预热的待熔料加热至熔融状态，降低了热量的无效损耗，提高了能源的利用率。

可选的，所述壳体的顶部设有出液组件，所述出液组件包括护圈和水口，所述护圈环设在壳体的顶部且与坩埚同轴设置，所述水口设于护圈的外壁并与护圈的内侧连通，所述坩埚内的熔液穿过护圈并从水口向外排出。

通过采用上述技术方案，在壳体及坩埚围绕支架转动时，熔液能够通过护圈上的水口直接向外流出，一方面可以防止熔液进入到坩埚和壳体之间缝隙内，另一方面在水口的引流作用下，熔液可以集中并呈柱状流入到模具内，有效防止熔液顺沿壳体的外壁产生不可控的四处流动，提高熔液倾倒效率的同时，确保了操作的安全性。

可选的，所述壳体的顶部还设有盖体，所述盖体的底部设有用于放置护圈和水口的容置槽，所述容置槽的槽口与所述水口的顶部之间相互分离。

通过采用上述技术方案，盖体能够封盖坩埚地开口，降低加热线圈对待熔料过程中的热量损耗，提高待熔料的熔化速度。

可选的，所述盖体内还设有空腔与输料通道，所述空腔的截面呈T形，所述空腔的横向部靠近盖体的顶部，所述空腔的竖向部与容置槽的槽底连通、且与坩埚的开口对接；

所述输料通道的一端与空腔的横向部连通，所述输料通道的另一端与输料口对接。

通过采用上述技术方案，在对坩埚及待熔料加热的过程中，会在坩埚的开口处形成温度较高的上升热流，这股上升热流会依次通过空腔的竖向部和空腔的横向部并进入到预热空间内，从而提高对预热空间内的待熔料的预热效果，进一步提升能源利用率；而且，在熔液倾倒完毕后，通过对坩埚的转动角度的调整，可以实现预热空间内的待熔料自动进入坩埚内的效果。

可选的，所述壳体的顶部一对径向截面呈倒T形的滑槽，所述滑槽对称地设于护圈的两侧，所述盖体的底部设有一对滑条，一对所述滑条分别且适配地在一对滑槽内滑动。

通过采用上述技术方案，在滑槽与滑条的配合下，盖体不会在壳体转动的过程中脱离，起到对盖体的限位作用。

可选的，所述盖体上还设有插口，所述插口贯穿所述盖体的相对设置的两个侧壁，所述插口位于容置槽的上方并与空腔的竖向部连通，所述插口的宽度大于所述护圈的内径，一对所述插口内适配地插设有一个活动板，所述活动板封盖所述护圈。

通过采用上述技术方案，活动板可以从插口的一端插入并从插口的另一端向外穿出，从而实现活动板能够封盖护圈，一方面降低坩埚内的热量损耗，另一方面可以防止在坩埚倾斜、进行熔液倾倒的过程中，预热空间内的少量待熔料会自动滑入到熔液内，导致熔液内杂质含量过高，也就降低了成品的良品率。

可选的，所述壳体的底部设有进料管，所述进料管的一端与预热空间连通，所述进料管的另一端可拆卸地设有软管；

所述软管远离进料管的一端设有投料管，待熔料通过投料管进入软管并通过风送的方式输送至预热空间内。

通过采用上述技术方案，在熔液倾倒完毕、壳体及坩埚处于倾斜状态时，将软管套接在进料管上，在通过投料管向软管内投入待熔料，由于采用风送的方式进行待熔料的输送，使得软管内的待熔料以较高的速度进入到预热空间内，并推动预热空间内的待熔料向空腔内移动，这样，提高了空腔内待熔料的储量，避免向坩埚内多次添加待熔料。

可选的，所述活动板包括底板与顶板，所述底板的底部靠近所述盖体的底部，所述顶板的底部与所述底板的顶部贴合；

所述顶板内设有若干穿孔，所述穿孔贯穿所述顶板的相对设置的两个侧壁，所述穿孔的伸展方向与所述插口的伸展方向一致，所述顶板的顶部设有若干气孔，所述气孔的内径小于所述待熔料的外径，所述气孔与穿孔相互连通。

通过采用上述技术方案，底板起到对空腔的竖直部的封闭作用，顶板起到截留待熔料、防止待熔料进入坩埚的同时，软管内用于对待熔料进行风送的气流能够通过气孔及穿孔向外排出，确保待熔料能可靠地输送至预热空间内。

可选的，还包括设于安装架上的风机，所述风机与软管的一端连通并朝向软管内吹送气体，所述投料管的轴线与气体流动方向之间存在30°-60°的夹角，所述投料管位于安装架的上方。

通过采用上述技术方案，风机向软管内吹送气体，形成高速气流，投料管向上倾斜，能够便于投料，投入的待熔料在高速气流的吹动下向预热空间内快速移动。

第二方面，本申请提供一种灰铸铁熔炼炉的熔炼工艺，采用如下的技术方案：

一种灰铸铁熔炼炉的熔炼工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将一部分的待熔料直接投入坩埚，将剩余部分的待熔料通过输料口投入到预热空间内，并将盖体罩盖在壳体的顶部并将活动板插入到插口内；

S2、加热线圈对坩埚进行加热，向外辐射的热量对预热空间进行加热；

S3、坩埚内的待熔料变为呈熔融状态的熔液后，转动壳体及坩埚，熔液通过水口向外流出；

S4、熔液倾倒完毕后，将软管套接在进料管上，启动风机，将投料管内投入新的待熔料，新的待熔料会将预热空间内的待熔料推动到空腔内；

S5、反向转动壳体及坩埚、实现复位后，拔出活动板，使得空腔内的待熔料进入到坩埚内，再插入活动板；

S6、重复步骤S2-S5，即可实现灰铸铁的批量熔炼。

通过采用上述技术方案，对壳体及坩埚的转动方向进行控制，能够实现在坩埚内熔液倾倒的同时，进行空腔内待熔料的储备，在坩埚内的熔液倾倒完毕后，能够立刻进行经过预热的待熔料向坩埚内的添加，流程更加紧凑，对向外辐射的热量进而再利用，提高了能源的利用率。

综上所述，本申请包括以下有益效果：

1、通过在保温套的外侧及壳体的内侧设置预热空间，使得加热线圈对坩埚内的待熔料加热时向外辐射的热量能够进入到预热空间内，并被预热空间内的待熔料吸收，实现了对待熔料的预热作用，有效降低了热量的损耗，提高了能源的利用率。

2、通过在壳体的顶部设置盖体，并在盖体内设置空腔，将从坩埚的顶部产生的上升热流引入到预热空间内，提高了对预热空间内待熔料的预热效果，也进一步降低了热量的损耗。

2、通过活动板的插拔及风机的动作，能够可靠地实现预热后的待熔料向坩埚内的转移及预热空间内的待熔料的补足，提高了熔炼过程的连续性，便于工业化的持续性生产。

附图说明

图1是本申请的示意性俯视图；

图2是图1中的剖切线A-A截取的示意性剖视图；

图3是本申请中壳体的示意性立体图；

图4是本申请中盖体的示意性立体图；

图5是本申请的示意性立体图；

图6是图5是动作状态参考图；

图7是活动板的示意性立体图；

图中：1、支架；2、壳体；21、预热空间；22、输料口；23、滑槽；24、进料管；3、加热线圈；4、坩埚；5、保温套；6、出液组件；61、护圈；62、水口；7、盖体；71、容置槽；72、空腔；73、输料通道；74、滑条；75、插口；8、活动板；81、底板；82、顶板；821、穿孔；822、气孔；91、软管；92、投料管；93、安装架；94、风机。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

图1是本申请的示意性俯视图，图2是图1中的剖切线A-A截取的示意性剖视图。参见图1和图2，一种灰铸铁熔炼炉，包括支架1和转动设于支架1上的壳体2，壳体2内设有通过加热线圈3加热的坩埚4，坩埚4的开口与壳体2的顶部连通，壳体2内设有保温套5，加热线圈3和坩埚4均位于保温套5的内部，壳体2的内壁与保温套5的外壁之间形成预热空间21，预热空间21通过壳体2顶部的输料口22与外部连通，并实现待熔料的进出。

图3是本申请中壳体2的示意性立体图。参见图3，壳体2的顶部设有安装孔，坩埚4的开口与安装孔平齐且同轴设置，在壳体2的顶部、位于安装孔的外侧设有出液组件6，出液组件6包括护圈61和水口62，护圈61封闭坩埚4的开口与安装孔之间的缝隙，水口62设于护圈61的外壁上，且连通护圈61的内外两侧。

在将足量的待熔料放入坩埚4内后，可以通过输料口22向预热空间21内放入一定量的待熔料，这样，在加热线圈3对坩埚4内的待熔料加热的过程中，大部分热量会被隔绝在保温套5的内侧，用于待熔料的升温，部分热量会辐射至保温套5的外侧，从而被预热空间21内的待熔料吸收，从而实现待熔料的预热，当坩埚4内的待熔料变为呈熔融状态的熔液后，通过支架1上的电动机驱动壳体2转动，壳体2带动坩埚4转动，从而使得熔液流过护圈61并通过水口62向外倒出，提高了熔液倒出过程中的流动的稳定性、不会沿着壳体2的外壁四处滴落，进而提高操作过程的安全性；而在熔液全部倾倒完毕后，继续沿同一方向转动壳体2，使得输料口22呈逐渐朝向地面的姿态，这样，预热空间21内的待熔料就会从输料口22处漏出，壳体2反向转动、复位后，再将这部分的待熔料放入到坩埚4内，提高了进入坩埚4内的待熔料的初始温度，降低了对坩埚4内的待熔料的加热时间，且对向外辐射的热量进行了二次利用，有效提高了能源的利用率。

参见图2，壳体2的顶部还设有盖体7和一对滑槽23，通过盖体7的设置，显著降低了热量由坩埚4的顶部向外辐射的损耗，进一步降低待熔料在坩埚4内的加热时间，最大程度上降低了能源的损耗，盖体7的底部设有一对滑条74和用于放置护圈61和水口62的容置槽71，容置槽71与护圈61之间相互贴合，提高密闭性，容置槽71的槽底与水口62的上方之间存在距离，避免在熔液倾倒的过程中与容置槽71的槽底之间产生接触，造成熔液无法稳定流动。

图4是本申请中盖体7的示意性立体图。参见图4，盖体7内设有数量与输料口22对应的输料通道73和截面呈T形的空腔72，预热空间21与空腔72之间通过输料口22及输料通道73连接，空腔72的竖向部与容置槽71及坩埚4连通，这样，预热空间21内的待熔料能顺畅地进入到坩埚4内；滑条74与滑槽23呈相互适配的倒T形，滑槽23的一端与壳体2的侧壁连通、呈敞口状，滑槽23的伸展方向可随意选择，确保滑条74能滑入到滑槽23内且在壳体2转动的过程中，滑条74不会滑出滑槽23即可，这样，能够保证盖体7可靠地盖设在壳体2的顶部。

进一步的，在熔液倾倒完毕、坩埚4的开口继续向下转动后，预热空间21内的待熔料会在重力的作用下，穿过输料口22及输料通道73并进入到空腔72内，由于空腔72的竖向部与坩埚4同轴设置，这样，在壳体2及坩埚4转动复位后，空腔72内的待熔料大部分会落入到坩埚4内、少部分会回流到预热空间21内，这样，实现了经过预热的待熔料能够自动进入到坩埚4内，而且避免预热后的待熔料完全脱离盖体7及壳体2后，温度降低，确保了对待熔料的预热效果可靠。

图5是本申请的示意性立体图，图6是图5是动作状态参考图。参见图5和图6，壳体2的底部设有与预热空间21连通的进料管24，进料管24上设有阀门，壳体2的外侧通过安装架93设有风机94和软管91，软管91与进料管24之间为可拆卸连接，风机94向软管91内输入高速气流，在安装架93的上方还设有与软管91连通的投料管92，投料管92与软管91之间具有30°-60°的夹角，打开阀门后，通过投料管92投入软管91的待熔料在高速气流的带动下，穿过进料管24，进入到预热空间21内。

在坩埚4随壳体2转动、完成熔液倾倒后，可以将软管91套接在进料管24上，再打开风机94，风机94在软管91内形成高速流动的气流，然后向进料管24内投入待熔料，在气流的推动下，待熔料进入到预热空间21内，并将预热空间21内的待熔料推至空腔72内，而且由于气流的推动作用，使得坩埚4内的熔液倾倒完毕后，无需继续转动坩埚4，可以即刻进行坩埚4及壳体2的复位，通过气流的推动克服待熔料的重力作用，使待熔料依旧能够进入到预热空间21及空腔72内。

参见图2和图4，盖体7的侧壁上设有沿水平方向伸展的插口75，插口75的一端与该侧壁连通，插口75的另一端与该侧壁相对的另一个侧壁连通，且插口75在贯穿盖体7后，会位于容置槽71的上方且与空腔72的竖向部贯通，插口75内适配地插设有活动板8，活动板8的宽度大于护圈61的外径，进而通过活动板8封盖护圈61。

在加热线圈3对坩埚4内的待熔料进行加热的过程中，可以将活动板8抽离插口75，这个在坩埚4顶部产生的上升热流就很进入到空腔72、输料通道73及预热空间21内，提高了对预热空间21内待熔料的预热效果；在加热线圈3的加热作用结束、进行熔液倾倒的过程中，将活动板8插入到插口75内，防止预热空间21内的待熔料提前进入到空腔72及坩埚4内，造成熔液内存在待熔料、成品的良品率降低。

图7是活动板8的示意性立体图。参见图7，活动板8包括相互贴合的顶板82和底板81，底板81朝向盖体7的顶部，顶板82朝向盖体7的顶部，顶板82内设有若干沿水平方向贯穿设置的穿孔821，穿孔821的两端分别且一一对应地与顶板82的两个相对设置的侧壁连通，顶板82的顶部设有若干分别与若干穿孔821一一对应的气孔822，气孔822的内径小于待熔料的外径，从而将待熔料截留在顶板82的顶部。

在风机94开始工作时，保持活动板8插入插口75的状态，这样，气流夹带待熔料进入预热空间21后，会推动预热空间21内的待熔料进入到空腔72内，且由于顶板82的截留作用，待熔料会充满空腔72，然后停止风机94的吹送作用，抽离插板，空腔72内的待熔料就会进入到坩埚4内，提高了一次操作中加入坩埚4内的待熔料的数量，避免频繁打开盖体7，进行待熔料的补足，也就降低了盖体7启闭过程中热量的损耗，进一步提高能源的利用率；由于顶板82上设有相互连通的气孔822及穿孔821，且气孔822的内径小于待熔料的外径，使得待熔料能被截留在顶板82的顶部，而气流会通过气孔822及穿孔821向外排出，这样，气流不会流入到坩埚4内，能够降低坩埚4温度的下降速度，而且气流在预热空间21、输料通道73和空腔72内的流动更加顺畅，从而能够可靠地将软管91内的待熔料输送至预热空间21内，并将预热空间21内经过预热的待熔料推入到空腔72内，便于待熔料在空腔72内集中并落入到坩埚4内；为了进一步提高气流流动的顺畅性，可以将一个气孔822对应地与一个穿孔821设置，这样，能够防止气流从不同的气孔822进入同一个穿孔821内后，形成紊流。

一种灰铸铁熔炼炉的熔炼工艺，包括如下步骤：

S1、将一部分的待熔料直接投入坩埚4，将剩余部分的待熔料通过输料口22投入到预热空间21内，并将盖体7罩盖在壳体2的顶部并将活动板8插入到插口75内；

S2、加热线圈3对坩埚4进行加热，向外辐射的热量对预热空间21进行加热；

S3、坩埚4内的待熔料变为呈熔融状态的熔液后，通过支架1上的电动机驱动壳体2及坩埚4转动，并实现熔液通过水口62向外流入到相应的模具内；

S4、熔液倾倒完毕后，将软管91套接在进料管24上，开启进料管24上的阀门，启动风机94，将投料管92内投入新的待熔料，气流带动新的待熔料进入到预热空间21，并将预热空间21内的待熔料推动到空腔72内，且在顶板82的截留作用下，充满空腔72，气流通过顶板82上的气孔822及穿孔821向插口75的外部流出；

S5、反向转动壳体2及坩埚4、实现复位后，抽离活动板8，使得空腔72内的待熔料进入到坩埚4内，再插入活动板8，通过投料管92及软管91向预热空间21内补入待熔料，拔出软管91，关闭阀门；

S6、重复步骤S2-S5，即可实现灰铸铁的批量熔炼。

在活动板8插入插口75时，能够在不影响风机94产生的气流流动的情况下，能够在壳体2及坩埚4处于任意角度的状态下，将预热空间21内、完成预热的待熔料推入到空腔72内，并在壳体2及坩埚4复位后，通过活动板8的抽离，快速地将空腔72内的足量的待熔料输送至坩埚4内，无需打开盖体7进行待熔料的补足，然后再将活动板8插入插口75，即可进行预热空间21内的待熔料的补足，流程紧凑，降低了待熔料输入至预热空间21、从预热空间21输入至空腔72、再从空腔72输入至坩埚4内的过程中的热量损失，最大程度上地提高了能源的利用率。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。