[發(fā)明專利]一種高溫銅質(zhì)線圈鎂還原罐電磁感應(yīng)加熱裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710313148.4
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號(hào): CN106929694B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 禹健;張亞彬;楊永興;白建云;王琦;印江;張靜
• 申請（專利權(quán)）人: 山西大學(xué)
• 主分類號(hào): C22B26/22
• 分類號(hào): C22B26/22;C22B26/00
• 代理公司: 山西五維專利事務(wù)所(有限公司) 14105
• 代理人: 程園園

本發(fā)明涉及真空冶金設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高溫銅質(zhì)線圈鎂還原罐電磁感應(yīng)加熱裝置，包括還原罐(1)、第一保溫層(2)、感應(yīng)線圈(3)和第二保溫層(4)。所述還原罐(1)外部設(shè)置有保溫層；所述感應(yīng)線圈(3)放置于第一保溫層(2)與第二保溫層(4)之間，工作溫度為900～1000℃。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，可以有效的減小鎂還原系統(tǒng)的總損耗，提高能量傳遞效率；主要用于鎂、鋰、鍶、鈣等高蒸汽壓金屬熱還原法生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于真空冶金設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高溫銅質(zhì)線圈鎂還原罐電磁感應(yīng)加熱裝置，可用于熱還原法制備鎂、鋰、鍶、鈣等高蒸汽壓金屬的設(shè)備。

背景技術(shù)

鎂、鋰、鍶、鈣等高蒸汽壓金屬，可以使用熱還原法在真空條件下制備。目前在金屬鎂生產(chǎn)領(lǐng)域中，廣泛使用的還原設(shè)備是使用燃?xì)獾戎苯蛹訜嵊赡蜔岷辖鹬瞥傻倪€原罐。此法受還原罐結(jié)構(gòu)及材料性能的限制，反應(yīng)溫度低、傳熱慢、能耗高，并且由于還原罐的氧化等損耗大量消耗昂貴的鎳鉻合金。

實(shí)用新型專利號(hào)ZL 96247592.0中公開了一種感應(yīng)加熱還原煉鎂裝置，其中公開了一個(gè)技術(shù)特點(diǎn)，加熱過程中使用感應(yīng)加熱使被加熱工件自身發(fā)熱，感應(yīng)線圈及電源均處于冷態(tài)，熱量損耗小，能耗低，熱效率顯著提高。但是在該技術(shù)方案中，還原罐外壁上敷設(shè)有輕質(zhì)保溫層，罐體外壁上繞設(shè)有與罐體相絕緣的感應(yīng)線圈，而其權(quán)利要求書中并未描述清楚感應(yīng)線圈與保溫層的關(guān)系，使得該技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)，若按其說明書中描述感應(yīng)線圈處冷態(tài)，工作時(shí)還原罐為高溫狀態(tài)，保溫層存在熱量耗散。保溫層加厚，熱傳導(dǎo)損耗小，感應(yīng)線圈處于保溫層外，直徑增大，線圈電阻損耗增加。綜合考慮感應(yīng)加熱裝置的熱傳導(dǎo)損耗和線圈電阻損耗，處于冷態(tài)的感應(yīng)線圈位于保溫層之外，總損耗并不是最優(yōu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的感應(yīng)加熱還原鎂裝置中公開存在矛盾導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)的問題，提供了一種高溫銅質(zhì)線圈鎂還原罐電磁感應(yīng)加熱裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種高溫銅質(zhì)線圈鎂還原罐電磁感應(yīng)加熱裝置，包括還原罐、第一保溫層、感應(yīng)線圈和第二保溫層，所述還原罐外壁上敷設(shè)有第一保溫層；所述感應(yīng)線圈放置于第一保溫層外；所述感應(yīng)線圈外敷設(shè)有第二保溫層；所述感應(yīng)線圈采用銅線，工作溫度為900～1000℃；所述電磁感應(yīng)加熱裝置置于真空環(huán)境或填充有減輕銅質(zhì)感應(yīng)線圈氧化的保護(hù)性氣體環(huán)境中。圖2給出了不同熱傳導(dǎo)損耗下的煉鎂還原系統(tǒng)總損耗(標(biāo)幺值)隨感應(yīng)線圈所處溫度的變化關(guān)系，在保證傳輸功率、銅線質(zhì)量一定的情況下，可見在不同保溫層厚度下，即在任一熱傳導(dǎo)損耗下，隨著感應(yīng)線圈直徑的減小，其在保溫層所處溫度升高，總損耗越小。在感應(yīng)線圈處于保溫層最外側(cè)，即冷態(tài)時(shí)，總損耗達(dá)到最大，能量利用效率最低。銅線熔點(diǎn)為1083℃，當(dāng)允許感應(yīng)線圈工作的最大溫度達(dá)到1000℃，圖3給出了總損耗隨著熱傳導(dǎo)損耗的變化關(guān)系。可見，在高溫1000℃時(shí)，存在總損耗最小值使得能量傳輸效率達(dá)到最大。

所述第一保溫層和第二保溫層由導(dǎo)熱系數(shù)較低的氧化鋁陶瓷纖維和硬質(zhì)碳?xì)謽?gòu)成，根據(jù)溫度分布對第一保溫層和第二保溫層材料進(jìn)行布置，溫度不高于500℃時(shí)，采用氧化鋁陶瓷纖維作為保溫層材料，高于500℃時(shí)，采用硬質(zhì)碳?xì)肿鳛楸貙硬牧稀?/p>

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具體如下優(yōu)點(diǎn)：

1、感應(yīng)線圈放置于保溫層中，且工作溫度達(dá)到900～1000℃，而非冷態(tài)，這樣可以減小還原過程的總損耗，提高能量傳遞效率；

2、還原罐外抽真空或填充減輕銅質(zhì)感應(yīng)線圈氧化的保護(hù)性氣體，可有效防止感應(yīng)線圈銅線高溫氧化。在罐外抽真空的情況下，罐體承壓大大減小，材料熱強(qiáng)度需求降低，因此，還原罐只需使用普通耐熱鋼制造；

3、工作時(shí)，由電源裝置施加在感應(yīng)線圈上的高頻交流電在還原罐中產(chǎn)生交變的磁場。由此在還原罐中產(chǎn)生感應(yīng)電流。在還原罐中感生的電流產(chǎn)生的熱量通過傳導(dǎo)和輻射兩種方式對爐料進(jìn)行加熱。通過這一電磁感應(yīng)過程，電能無接觸地傳遞給還原罐來加熱反應(yīng)爐料；