[發(fā)明專利]用于高頻冷坩堝熔煉金屬氧化物的啟動(dòng)熔化裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611082739.7
• 申請(qǐng)日: 2016-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN106643147B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王耀東;胡勁;王玉天;王開軍;蘇林;趙彥杰;趙娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明鉑生金屬材料加工有限公司
• 主分類號(hào): F27B14/06
• 分類號(hào): F27B14/06;F27B14/14
• 代理公司: 昆明今威專利商標(biāo)代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

本發(fā)明公開了一種用于高頻冷坩堝熔煉金屬氧化物的啟動(dòng)熔化裝置及方法。所述啟動(dòng)熔化裝置包括石墨棒以及與石墨棒相連的升降機(jī)構(gòu)，所述石墨棒具有數(shù)個(gè)，每個(gè)石墨瓣下端連接有一個(gè)石墨瓣，數(shù)個(gè)石墨瓣組成多邊形或圓環(huán)形。本發(fā)明提供的裝置利用石墨瓣間隙弧光放電加熱金屬氧化物，石墨瓣不容易氧化，石墨瓣與金屬氧化物粉末的接觸面積較大，大大提高啟動(dòng)熔化速度，無需消耗額外能源，而且該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冷坩堝制備高純金屬氧化物技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于高頻冷坩堝熔煉金屬氧化物的啟動(dòng)熔化裝置及方法。

背景技術(shù)

高頻冷坩堝中電磁感應(yīng)加熱熔煉高純、高熔點(diǎn)金屬氧化物是近年來熔煉高純、高熔點(diǎn)金屬氧化物的重點(diǎn)研究方向。冷坩堝由數(shù)十根水冷金屬管(常用銅管)圍成，冷坩堝外部的高頻感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電磁場(chǎng)，感應(yīng)電磁場(chǎng)透過金屬管間的間隙作用于冷坩堝內(nèi)的原料。如果原料是導(dǎo)體，則可以感應(yīng)出感應(yīng)電流，從而對(duì)原料進(jìn)行感應(yīng)加熱。

對(duì)于大多數(shù)金屬氧化物(如氧化鋁、氧化鎂、二氧化硅等)，其固態(tài)為非導(dǎo)體，無法直接進(jìn)行感應(yīng)加熱，而這些金屬氧化物在熔融狀態(tài)下是導(dǎo)體，能夠進(jìn)行感應(yīng)加熱。因此采用冷坩堝熔煉這些金屬氧化物時(shí)，需要通過某些方法產(chǎn)生少量的熔融金屬氧化物，形成熔池，這些熔融的金屬氧化物通過感應(yīng)發(fā)熱而不斷熔化周圍的物料，從而最終達(dá)到熔煉金屬氧化物的目的，而最初形成金屬氧化物熔池的過程稱為啟動(dòng)熔化。

常規(guī)的啟動(dòng)熔化方法是金屬氧化物原料中加入少量的同種金屬來實(shí)現(xiàn)。金屬被感應(yīng)加熱熔化，當(dāng)溫度達(dá)到金屬氧化物物料的熔點(diǎn)后，物料被熔化，熔化的物料能夠被感應(yīng)發(fā)熱，而熔融的金屬被空氣中的氧所氧化，形成與原料相同成分的金屬氧化物。理論上該方法可以實(shí)現(xiàn)，但實(shí)際應(yīng)用過程中，金屬難以被完全氧化，在原料中形成殘留，使金屬氧化物中含有單質(zhì)金屬。

有文獻(xiàn)報(bào)道采用等離子槍置于金屬氧化物表面，等離子槍產(chǎn)生的高溫等離子體使金屬氧化物熔化形成熔池，從而達(dá)到啟動(dòng)熔化的目的。該方法需要額外的數(shù)十千瓦的射頻或直流等離子電源，使得啟動(dòng)熔化能耗較高，同時(shí)，等離子槍須通入一定壓力、流量的惰性氣體以保持等離子炬的穩(wěn)定，在啟動(dòng)熔化過程中，惰性氣體會(huì)把物料粉末吹起而產(chǎn)生過多損耗。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210488971.6的中國專利公開了一種用于冷坩堝制備高純金屬氧化物的啟動(dòng)熔化裝置和方法，該裝置包括石墨棒、氧化鋁陶瓷管和升降系統(tǒng)，所述氧化鋁陶瓷管連接于升降系統(tǒng)上，所述石墨棒插入高純氧化鋁陶瓷管內(nèi)，在氧化鋁陶瓷管與石墨棒之間留有間隙，且二者通過氧化鋁陶瓷螺栓連接。該裝置的缺點(diǎn)是：由于石墨棒與金屬氧化物粉體接觸面積有限，故熔化時(shí)間長，由于熔化時(shí)間較長，石墨棒在高溫下容易燃燒，導(dǎo)致石墨棒疏松，石墨粉會(huì)脫落到金屬氧化物中產(chǎn)生污染；雖然石墨棒與氧化鋁陶瓷管之間采用氬氣進(jìn)行保護(hù)，但是若氬氣氣流過小，保護(hù)能力有限，石墨還是會(huì)被氧化，氬氣氣流過大，容易將金屬氧化物粉末吹起而產(chǎn)生過多損耗。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開了一種用于高頻冷坩堝熔煉金屬氧化物的啟動(dòng)熔化裝置及方法，本發(fā)明將石墨瓣拼成多邊形或圓環(huán)形，置于金屬氧化物粉末中用于啟動(dòng)熔化，接觸面積大，大大節(jié)省熔化時(shí)間，同時(shí)保證避免金屬氧化物中混入雜質(zhì)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種用于高頻冷坩堝熔煉金屬氧化物的啟動(dòng)熔化裝置，包括石墨棒4，所述石墨棒4具有數(shù)個(gè)，每個(gè)石墨棒4下端連接有一個(gè)石墨瓣5，數(shù)個(gè)石墨瓣5組成多邊形或圓環(huán)形。

所述啟動(dòng)熔化裝置還包括帶動(dòng)石墨棒4和石墨瓣5旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)6。

所述啟動(dòng)熔化裝置還包括帶動(dòng)石墨棒4和石墨瓣5升降的升降機(jī)構(gòu)1，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和公知常識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

所述相鄰石墨瓣5之間的間隙為2～5mm，保證石墨瓣間隙產(chǎn)生的強(qiáng)烈弧光放電。

所述石墨棒4具有2～8個(gè)，石墨瓣5厚度為3～10mm，石墨棒個(gè)數(shù)以及石墨瓣的厚度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。所述石墨瓣及石墨棒均由高純(4N)高密度石墨制成。