一种制备中间合金的铝热反应炉的制作方法
1.本实用新型涉及一种制备中间合金的铝热反应炉，属于冶金行业冶炼设备技术领域。
背景技术：
2.中间合金是特殊钢材、钛合金及高温合金等材料冶炼过程中的重要原材料。随着材料技术的突飞猛进，合金材料的性能要求越来越苛刻，对作为原材料的中间合金也提出了更高的品质标准。铝热法是在高温下利用铝还原某些金属氧化物以获得某些金属单质或合金的一种方法，是目前最简单也是规模最大的中间合金生产方法。
3.cn113943872a公开了一种铝热还原法生产铝基中间合金的装置及方法，此装置生产出来的液态中间合金通过输送管道输出，并不能将液态中间合金中的灰渣去除，导致冷却后的中金合金表面具有很多灰渣，需后期打磨处理。
4.工厂在役铝热反应炉在结构上还存在一些问题：
5.1、合金中c、o、n等有害元素及微小夹渣含量高，影响合金纯度和均匀度；
6.2、制备由密度差异大的元素构成的合金时，合金锭存在偏析分层现象；
7.3、反应时释放的大量烟尘污染车间环境，危害工人健康，反映剧烈产生金属液溅射，还会危及工人生命；
8.4、生产周期长，效率低。
技术实现要素：
9.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种制备中间合金的铝热反应炉，能够防止灰渣与合金锭黏连，无需后期打磨合金锭，降低合金损耗。
10.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种制备中间合金的铝热反应炉，包括坩埚、物料反应器和炉体外壳，所述炉体外壳的顶部开设有进料口，所述物料反应器包括物料容纳筒、上过滤板和下过滤板，所述物料容纳筒外壁与所述炉体外壳内壁固定连接，所述上过滤板周侧端与所述物料容纳筒内壁固定，所述下过滤板与所述物料容纳筒的下端口内壁固定，所述上过滤板具有多个第一过滤孔，所述下过滤板具有多个第二过滤孔，所述第一过滤孔的孔径大于第二过滤孔的孔径，所述坩埚对应所述下过滤板布置在所述炉体外壳内，所述炉体外壳下部开设有用于运输所述坩埚的运输口。
11.本实用新型的有益效果是：将物料放置在上过滤板上，点燃镁条，引发铝热反应，铝热反应放出大量的热，使炉体外壳内达到3000℃以上，将金属氧化物还原成液态的中间合金，液态的中间合金经过上过滤板，将大块的熔渣过滤，再通过下过滤板将小块熔渣过滤，对液态的中间合金与熔渣起到分隔作用，下过滤板对通过上过滤板的液态的中间合金中的熔渣再次过筛和净化，液态的中间合金流至坩埚中进行冷却形成合金锭，将坩埚从运输口移出炉体外壳，经过上过滤板和下过滤板的过滤，防止反应后的熔渣与合金锭黏结，无需后期打磨合金锭，降低合金损耗。
12.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
13.进一步，多个所述第一过滤孔的空隙密度为8～12ppi，多个所述第二过滤孔的空隙密度为40～60ppi。
14.进一步，所述坩埚的材质为铜。
15.采用上述进一步方案的有益效果：实验证明，在反映阶段，耐火材料中的有害元素渗入中间合金的量是微量的，有害元素渗入主要发生在液态的中间合金冷却凝固过程中，所以在冷却凝固过程中选用铜坩埚，避免c、si、fe、o、n等有害元素的渗入，提高中间合金的纯净度和均匀度。
16.进一步，还包括多个支腿和环形支架，多个支腿一端固定在所述物料容纳筒靠近所述下过滤板的外臂上，另一端固定在所述炉体外壳内底部；所述环形支架固定在所述炉体外壳内壁，所述物料容纳筒远离所述下过滤板的外壁与所述环形支架固定连接。
17.采用上述进一步方案的有益效果：多个支腿和环形支架共同将物料容纳筒固定在炉体外壳内壁，提高固定的牢固度。
18.进一步，还包括冷却组件，所述冷却组件包括固定架、两根冷凝管和两个转轴，所述固定架固定在所述炉体外壳内底部，两个所述转轴转动连接在所述固定架上，两根所述冷凝管中部均弯曲成s型，两根所述冷凝管的进水端和排水端对应固定在两个所述转轴上以使两根所述冷凝管可贴近或远离所述坩埚外周面。
19.采用上述进一步方案的有益效果：冷却组件，大幅缩短形成合金锭时间，提高生产效率，同时降低冷却过程吸氧量，提高中间合金纯度和均匀度；此外，针对由某些密度差较大元素组成的合金锭，大大缩短元素扩散时间，减少偏析分层现象；两根冷凝管随转轴转动能够贴近或远离坩埚外周面，需要冷却时，冷凝管通入冷水，多坩埚快速降温，冷却完成后旋转转轴，使两根冷凝管远离坩埚外周面，将坩埚从运输口移出炉体外壳。
20.进一步，所述炉体外壳开设有进水孔和排水孔，进水管一端穿过所述进水孔分别与两个所述冷凝管的进水端连通，另一端与外界水源连通，排水管一端穿过所述排水孔分别与两个所述冷凝管的排水端连通。
21.进一步，还包括运输车和两条导轨，两条所述导轨嵌入炉体外壳底部并延伸出所述运输口，所述运输车的车轮与两条所述导轨滚动抵接，所述坩埚放置于所述运输车上。
22.采用上述进一步方案的有益效果：坩埚放置于运输车上，方便将坩埚从炉体外壳内移出；运输处在导轨上移动更加方便，容易控制运输车的运行方向。
23.进一步，还包括密封盖、驱动所述密封盖打开或关闭所述进料口的开关装置、烟尘吸收器和控制器，所述开关装置固定在所述炉体外壳外壁上，所述密封盖与所述开关装置的输出端固定连接，所述密封盖上开设有抽烟口，所述烟尘吸收器通过管道与所述抽烟口连通，所述控制器分别与所述开关装置和所述烟尘吸收器电连接。
24.采用上述进一步方案的有益效果：炉体外壳内发生剧烈反应时，密封盖能够防至反应物溅射，保证了操作人员生命安全；烟尘吸收器吸收反应产生的烟气，使车间环境得到改善，保障工人健康；开关装置能够将密封盖打开，降低劳动力，保证工人安全。
25.进一步，所述开关装置包括液压缸、连接筒和电机，所述液压缸固定在所述炉体外壳外壁，所述连接筒套设在所述液压缸的液压杆上并与其转动连接，所述连接筒外壁与所述密封盖的侧壁固定连接，所述电机固定在所述液压缸的液压杆端部并位于所述连接筒
内，所述电机的输出端通过传动组件驱动所述连接筒转动，所述液压缸和所述电机分别与所述控制器电连接。
26.采用上述进一步方案的有益效果：液压缸的液压杆将连接筒顶起，连接筒带动密封盖远离进料口，电机驱动连接筒旋转打开进料口。
27.进一步，还包括炉门，所述炉门转动连接在所述炉体外壳上用于关闭所述运输口。
28.采用上述进一步方案的有益效果：密封运输口，防止在反应过程中烟气溢出或者反应物飞溅。
附图说明
29.图1为本实用新型提供的一种制备中间合金的铝热反应炉结构示意图；
30.图2为本实用新型提供的一种制备中间合金的铝热反应炉半剖图；
31.图3为本实用新型提供的一种制备中间合金的铝热反应炉中支腿、冷却组件、运输车、导轨、坩埚和物料反应器的结构示意图；
32.图4为本实用新型提供的一种制备中间合金的铝热反应炉中冷却组件、运输车、导轨和坩埚的结构示意图。
33.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
34.1-坩埚、2-物料反应器、21-物料容纳筒、22-上过滤板、221-第一过滤孔、23-下过滤板、231-第二过滤孔、3-炉体外壳、31-运输口、32-进水孔、33-排水孔、4-支腿、5-环形支架、6-冷却组件、61-固定架、62-冷凝管、63-转轴、7-运输车、8-导轨、9-开关装置、91-液压缸、92-连接筒、93-液压缸支架、94-连接臂、10-密封盖、11-烟尘吸收器、12-炉门、13-管道。
具体实施方式
35.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
36.本实用新型的目的是提供一种制备中间合金的铝热反应炉，以解决现有技术存在的问题，能够防止灰渣与合金锭黏连，无需后期打磨合金锭，降低合金损耗。
37.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
38.本实用新型提供一种制备中间合金的铝热反应炉，本实用新型一具体实施例中，如图1～4所示，包括坩埚1、物料反应器2和炉体外壳3，所述炉体外壳3的顶部开设有进料口，所述物料反应器2包括物料容纳筒21、上过滤板22和下过滤板23，所述物料容纳筒21外壁与所述炉体外壳3内壁固定连接，所述上过滤板22周侧端与所述物料容纳筒21内壁固定，所述下过滤板23与所述物料容纳筒21的下端口内壁固定，所述上过滤板22具有多个第一过滤孔221，所述下过滤板23具有多个第二过滤孔231，所述第一过滤孔221的孔径大于第二过滤孔231的孔径，所述坩埚1对应所述下过滤板23布置在所述炉体外壳3内，所述炉体外壳3下部开设有用于运输所述坩埚1的运输口31。
39.本实用新型提供一种制备中间合金的铝热反应炉，将物料放置在上过滤板22上，点燃镁条，引发铝热反应，铝热反应放出大量的热，使炉体外壳3内达到3000℃以上，将金属氧化物还原成液态的中间合金，液态的中间合金经过上过滤板22，将大块的熔渣过滤，再通
过下过滤板23将小块熔渣过滤，对液态的中间合金与熔渣起到分隔作用，下过滤板23对通过上过滤板22的液态的中间合金中的熔渣再次过筛和净化，液态的中间合金流至坩埚1中进行冷却形成合金锭，将坩埚1从运输口31移出炉体外壳3，经过上过滤板22和下过滤板23的过滤，防止反应后的熔渣与合金锭黏结，无需后期打磨合金锭，降低合金损耗。
40.优选的，还包括保温层，保温层固定在炉体外壳3内壁，保温层选用氧化铝灰渣层。
41.优选的，物料容纳筒21的材质为白刚玉。
42.本实用新型一具体实施例中，多个所述第一过滤孔221的空隙密度为8～12ppi，多个所述第二过滤孔231的空隙密度为40～60ppi。
43.本实用新型一具体实施例中，所述坩埚1的材质为铜。
44.实验证明，在反映阶段，耐火材料中的有害元素渗入中间合金的量是微量的，有害元素渗入主要发生在液态的中间合金冷却凝固过程中，所以在冷却凝固过程中选用铜坩埚1，避免c、si、fe、o、n等有害元素的渗入，提高中间合金的纯净度和均匀度。
45.本实用新型一具体实施例中，还包括多个支腿4和环形支架5，多个支腿4一端固定在所述物料容纳筒21靠近所述下过滤板23的外臂上，另一端固定在所述炉体外壳3内底部；所述环形支架5固定在所述炉体外壳3内壁，所述物料容纳筒21远离所述下过滤板23的外壁与所述环形支架5固定连接。
46.多个支腿4和环形支架5共同将物料容纳筒21固定在炉体外壳3内壁，提高固定的牢固度。
47.优选的，物料容纳筒21分为上喇叭筒和下喇叭筒，上喇叭筒的缩口端与下喇叭口的扩口端可拆卸连接并通过耐高温硅橡胶密封，上喇叭筒固定在环形支架5上，上过滤板22和下过滤板23分别固定在下喇叭口的扩口端和缩口端，三个支腿4的一端固定在下喇叭筒外壁上。
48.优选的，环形支架5的横截面为三角形。
49.本实用新型一具体实施例中，还包括冷却组件6，所述冷却组件6包括固定架61、两根冷凝管62和两个转轴63，所述固定架61固定在所述炉体外壳3内底部，两个所述转轴63转动连接在所述固定架61上，两根所述冷凝管62中部均弯曲成s型，两根所述冷凝管62的进水端和排水端对应固定在两个所述转轴63上以使两根所述冷凝管62可贴近或远离所述坩埚1外周面。
50.冷却组件6，大幅缩短形成合金锭时间，提高生产效率，同时降低冷却过程吸氧量，提高中间合金纯度和均匀度；此外，针对由某些密度差较大元素组成的合金锭，大大缩短元素扩散时间，减少偏析分层现象；两根冷凝管62随转轴63转动能够贴近或远离坩埚1外周面，需要冷却时，冷凝管62通入冷水，多坩埚1快速降温，冷却完成后旋转转轴63，使两根冷凝管62远离坩埚1外周面，将坩埚1从运输口31移出炉体外壳3。
51.优选的，冷凝管62中的冷却介质可为冷水、温水或液氮；进水端位于排水端下方。
52.本实用新型一具体实施例中，所述炉体外壳3开设有进水孔32和排水孔33，进水管一端穿过所述进水孔32分别与两个所述冷凝管62的进水端连通，另一端与外界水源连通，排水管一端穿过所述排水孔33分别与两个所述冷凝管62的排水端连通。
53.优选的，固定架61内部中空可供进水管和排水管穿过，进而与两个冷凝管62的进水端和排水端连通。
54.本实用新型一具体实施例中，还包括运输车7和两条导轨8，两条所述导轨8嵌入炉体外壳3底部并延伸出所述运输口31，所述运输车7的车轮与两条所述导轨8滚动抵接，所述坩埚1放置于所述运输车7上。
55.坩埚1放置于运输车7上，方便将坩埚1从炉体外壳3内移出；运输处在导轨8上移动更加方便，容易控制运输车7的运行方向。
56.本实用新型一具体实施例中，还包括密封盖10、驱动所述密封盖10打开或关闭所述进料口的开关装置9、烟尘吸收器11和控制器，所述开关装置9固定在所述炉体外壳3外壁上，所述密封盖10与所述开关装置9的输出端固定连接，所述密封盖10上开设有抽烟口，所述烟尘吸收器11通过管道13与所述抽烟口连通，所述控制器分别与所述开关装置9和所述烟尘吸收器11电连接。
57.炉体外壳3内发生剧烈反应时，密封盖10能够防至反应物溅射，保证了操作人员生命安全；烟尘吸收器11吸收反应产生的烟气，使车间环境得到改善，保障工人健康；开关装置9能够将密封盖10打开，降低劳动力，保证工人安全。
58.优选的，密封盖10上固定一层保温层，保温层选用氧化铝灰渣层。
59.本实用新型一具体实施例中，所述开关装置9包括液压缸91、连接筒92和电机，所述液压缸91固定在所述炉体外壳3外壁，所述连接筒92套设在所述液压缸91的液压杆上并与其转动连接，所述连接筒92外壁与所述密封盖10的侧壁固定连接，所述电机固定在所述液压缸91的液压杆端部并位于所述连接筒92内，所述电机的输出端通过传动组件驱动所述连接筒92转动，所述液压缸91和所述电机分别与所述控制器电连接。
60.液压缸91的液压杆将连接筒92顶起，连接筒92带动密封盖10远离进料口，电机驱动连接筒92旋转打开进料口。
61.优选的，传动组件包括内齿轮和齿轮，内齿轮外圈固定在连接筒92内壁上，齿轮固定在电机的输出轴上，齿轮与内齿轮啮合以使电机带动连接筒92转动。
62.优选的，包括两个轴承，两个轴承的内圈均固定在液压缸91的液压杆上，外圈与连接筒92的内壁固定连接。
63.优选的，还包括液压杆支架，液压缸支架93固定在炉体外壳3外壁，液压缸91固定在液压杆支架上。
64.优选的，还包括连接臂94，连接臂94的一端与密封盖10固定连接，另一端与连接筒92固定连接。
65.本实用新型一具体实施例中，还包括炉门12，所述炉门12转动连接在所述炉体外壳3上用于关闭所述运输口31。
66.密封运输口31，防止在反应过程中烟气溢出或者反应物飞溅。
67.优选的，铝热反应炉所有与炉外贯通或接触缝处皆用耐高温耐磨损材料，如耐高温硅橡胶，做密封处理。
68.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
技术特征：
1.一种制备中间合金的铝热反应炉，其特征在于，包括坩埚(1)、物料反应器(2)和炉体外壳(3)，所述炉体外壳(3)的顶部开设有进料口，所述物料反应器(2)包括物料容纳筒(21)、上过滤板(22)和下过滤板(23)，所述物料容纳筒(21)外壁与所述炉体外壳(3)内壁固定连接，所述上过滤板(22)周侧端与所述物料容纳筒(21)内壁固定，所述下过滤板(23)与所述物料容纳筒(21)的下端口内壁固定，所述上过滤板(22)具有多个第一过滤孔(221)，所述下过滤板(23)具有多个第二过滤孔(231)，所述第一过滤孔(221)的孔径大于第二过滤孔(231)的孔径，所述坩埚(1)对应所述下过滤板(23)布置在所述炉体外壳(3)内，所述炉体外壳(3)下部开设有用于运输所述坩埚(1)的运输口(31)。2.根据权利要求1所述的一种制备中间合金的铝热反应炉，其特征在于，多个所述第一过滤孔(221)的空隙密度为8～12ppi，多个所述第二过滤孔(231)的空隙密度为40～60ppi。3.根据权利要求1所述的一种制备中间合金的铝热反应炉，其特征在于，所述坩埚(1)的材质为铜。4.根据权利要求1所述的一种制备中间合金的铝热反应炉，其特征在于，还包括多个支腿(4)和环形支架(5)，多个支腿(4)一端固定在所述物料容纳筒(21)靠近所述下过滤板(23)的外壁上，另一端固定在所述炉体外壳(3)内底部；所述环形支架(5)固定在所述炉体外壳(3)内壁，所述物料容纳筒(21)远离所述下过滤板(23)的外壁与所述环形支架(5)固定连接。5.根据权利要求1所述的一种制备中间合金的铝热反应炉，其特征在于，还包括冷却组件(6)，所述冷却组件(6)包括固定架(61)、两个冷凝管(62)和两个转轴(63)，所述固定架(61)固定在所述炉体外壳(3)内底部，两个所述转轴(63)转动连接在所述固定架(61)上，两根所述冷凝管(62)中部均弯曲成s型，两根所述冷凝管(62)的进水端和排水端对应固定在两个所述转轴(63)上以使两个所述冷凝管(62)可贴近或远离所述坩埚(1)外周面。6.根据权利要求5所述的一种制备中间合金的铝热反应炉，其特征在于，所述炉体外壳(3)开设有进水孔(32)和排水孔(33)，进水管一端穿过所述进水孔(32)分别与两个所述冷凝管(62)的进水端连通，另一端与外界水源连通，排水管一端穿过所述排水孔(33)分别与两个所述冷凝管(62)的排水端连通。7.根据权利要求1至6任一项所述的一种制备中间合金的铝热反应炉，其特征在于，还包括运输车(7)和两条导轨(8)，两条所述导轨(8)嵌入炉体外壳(3)底部并延伸出所述运输口(31)，所述运输车(7)的车轮与两条所述导轨(8)滚动抵接，所述坩埚(1)放置于所述运输车(7)上。8.根据权利要求1至6任一项所述的一种制备中间合金的铝热反应炉，其特征在于，还包括密封盖(10)、驱动所述密封盖(10)打开或关闭所述进料口的开关装置(9)、烟尘吸收器(11)和控制器，所述开关装置(9)固定在所述炉体外壳(3)外壁上，所述密封盖(10)与所述开关装置(9)的输出端固定连接，所述密封盖(10)上开设有抽烟口，所述烟尘吸收器(11)通过管道(13)与所述抽烟口连通，所述控制器分别与所述开关装置(9)和所述烟尘吸收器(11)电连接。9.根据权利要求8所述的一种制备中间合金的铝热反应炉，其特征在于，所述开关装置(9)包括液压缸(91)、连接筒(92)和电机，所述液压缸(91)固定在所述炉体外壳(3)外壁，所述连接筒(92)套设在所述液压缸(91)的液压杆上并与其转动连接，所述连接筒(92)外壁与
所述密封盖(10)的侧壁固定连接，所述电机固定在所述液压缸(91)的液压杆端部并位于所述连接筒(92)内，所述电机的输出端通过传动组件驱动所述连接筒(92)转动，所述液压缸(91)和所述电机分别与所述控制器电连接。10.根据权利要求1至6任一项所述的一种制备中间合金的铝热反应炉，其特征在于，还包括炉门(12)，所述炉门(12)转动连接在所述炉体外壳(3)上用于关闭所述运输口(31)。
技术总结
本实用新型提供的一种制备中间合金的铝热反应炉，包括坩埚、物料反应器和炉体外壳，炉体外壳的顶部开设有进料口，物料反应器包括物料容纳筒、上过滤板和下过滤板，物料容纳筒外壁与炉体外壳内壁固定连接，上过滤板周侧端与物料容纳筒内壁固定，下过滤板与物料容纳筒的下端口内壁固定，上过滤板具有多个第一过滤孔，下过滤板具有多个第二过滤孔，第一过滤孔的孔径大于第二过滤孔的孔径，坩埚对应下过滤板布置在炉体外壳内，炉体外壳下部开设有用于运输坩埚的运输口，本实用新型提供的一种制备中间合金的铝热反应炉，属于冶金行业冶炼设备技术领域，能够防止灰渣与合金锭黏连，无需后期打磨合金锭，降低合金损耗。降低合金损耗。降低合金损耗。
