[發明專利]一種多用途電磁感應熔煉裝置及方法

在審

• 申請號: 201710555181.8
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107388823A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 蘇光輝;張亞培;田文喜;秋穗正;胡亮
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F27B14/06
• 分類號: F27B14/06;F27B14/10;F27B14/14;F27B14/18;F27B14/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明涉及熔煉技術領域，具體涉及一種多用途電磁感應熔煉裝置及方法。

背景技術

在熔煉冶金等行業通常采用中頻或高頻電磁感應加熱原理對物料進行熔煉和澆注，通過對感應線圈施加交變電流而產生交變磁場，導磁材料在交變的磁場中內部產生渦流，導磁材料中的原子在渦流作用下無規則的運動從而產生熱量，即將電能轉化為熱能。但對于導磁性能差的物料，采用電阻式加熱時對隔熱保溫及加熱環境的要求極高，成本昂貴，在高溫下加熱效率極低；而采用電磁感應原來對其加熱時，由于其自身幾乎不產生渦流，電磁感應加熱效率極低，無法實現高熔點物料的熔煉，在采用石墨坩堝作為加熱負載間接對物料進行加熱時，由于在高溫下石墨原子較強的擴散性能導致物料被摻入石墨雜質；盡管電磁感應線圈在工作時會進行冷卻，但其所達到的溫度足以使其在氧化或腐蝕環境中損壞，從而要求在惰性或真空環境下使用；此外，常規熔煉爐基本采用旋轉傾倒的方式將熔化的物料排出，需要手動或電動的把柄對整個坩堝及線圈等系統進行旋轉操作，物料的傾倒模式和位置無法保證，并且操作空間較大，并需要額外裝置對旋轉把柄的貫穿處進行密封。

有關熔煉技術和裝置，國內外已經公開多種類型的熔煉爐。但是每種熔煉爐的使用要求不一，無法保證其在氧化或腐蝕環境使用，或無法對導磁性極差的物料進行熔煉，或者無法對熔融物料排出時液柱直徑或排出量等參數的控制。

例如，中國專利申請CN 201020592296，公開了一種電磁感應熔煉爐，包括爐外殼、坩堝和由保溫隔熱層及電磁感應線圈構成的加熱組件，盡管其加熱效率高、便于維護，但是無法對非導磁材料進行加熱，并且電磁感應線圈裸露，在使用過程中極易被氧化，并且無法滿足高溫熔液在底部按要求精準排出的要求。

例如，中國專利申請CN 201320039078，公開了無水冷卻感應加熱熔煉爐，該感應加熱熔煉爐在電磁感應線圈與坩堝之間布置著由內耐火材料和外耐火材料構成的爐襯，以及它們之間的保溫隔熱層，通過減少爐襯對電磁感應線圈的熱輻射和熱傳導，確保電磁感應線圈在較低溫度下工作，從而省掉了對電磁感應線圈進行冷卻的環節；但是這種熔煉爐同樣不可用于非導磁材料的加熱，并且電磁感應線圈裸露，在使用過程中極易被氧化，并且無法滿足高溫熔液在底部按要求精準排出的要求。

又例如，中國專利申請CN 201610144810，公開了一種噴吹式感應熔煉爐，其采用電磁感應體可實現導磁物質和非導磁物質的熔煉，但是由于該裝置未對電磁感應線圈進行保護，無法在氧氣環境或腐蝕性環境中使用，此外，由于該裝置采用了多層保溫材料，并設有噴吹系統和機械攪拌系統，結構極為復雜，安裝及維修極為不便，并且無法實現熔液的澆注操作。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種多用途電磁感應熔煉裝置及方法，能夠在氧化氣氛和腐蝕環境中使用，對導磁和非導磁材料進行加熱，并且可以實現熔液在熔爐底部澆注。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種多用途電磁感應熔煉裝置，所述熔煉裝置是基于電磁感應加熱的原理，包括位于整個熔煉裝置中心位置作為物料加熱熔化場所的氧化鋯坩堝1，位于氧化鋯坩堝1外部內壁與氧化鋯坩堝1外壁面緊密貼合的石墨坩堝2，設置在石墨坩堝2外圍的電磁感應線圈7，錐形漏斗8與陶瓷導流管11進行連接或整體燒結成型，安放在氧化鋯坩堝1和石墨坩堝2的底部，對熔化物料的排出起到導流的作用；所述電磁感應線圈7、錐形漏斗8和陶瓷導流管11整體采用鎂砂進行燒結，形成鎂砂打結體6，確保電磁感應線圈7能夠在氧氣或腐蝕氣氛下使用；陶瓷提升桿3插入氧化鋯坩堝1內與陶瓷塞12相連，并與坩堝底部相連的錐形漏斗8配合操作，實現底孔的開放與關閉；與電磁感應線圈7連接的電源接線柱13和冷卻管線14鑲嵌在法蘭15上。

所述氧化鋯坩堝1為倒錐形。

所述錐形漏斗8上安裝氧化鋯坩堝1時采用粘合劑進行粘合，安裝石墨坩堝2時無需采用粘合劑。

所述鎂砂打結體6頂部加裝頂蓋5以減少散熱，陶瓷提升桿3穿過頂蓋5中心圓孔插入氧化鋯坩堝1內。

所述頂蓋5上設置有頂蓋把手4。

所述熔煉裝置安裝在支撐結構9的上部，支撐結構9中心位置開孔，便于陶瓷導流管11的貫穿安裝；支撐結構9的周向上布置有多個固定孔板10，與基座或容器內壁通過螺栓進行連接固定，支撐結構9的高度根據安裝要求進行調整。

所述陶瓷提升桿3、陶瓷塞12、錐形漏斗8和陶瓷導流管11均選用氧化鎂陶瓷材料。