[发明专利]带陶瓷衬套的沟槽式感应器

说明书

技术领域

本发明涉及有芯感应炉（channel induction furnace）的沟槽式感应器（channel inductor）。

特别地，本发明涉及沟槽式感应器的熔沟衬套（channel liner）。

本发明还涉及有芯感应炉。

背景技术

有芯感应炉在工业被上被用于熔化金属（包括金属合金）并且使该金属保持在熔融状态。例如，在电镀和铸造等行业中有芯感应炉被用于熔化含锌合金和含铝合金（包括含Al/Zn的合金），并且将这些合金保持在熔融状态。

已知的有芯感应炉包括：（a）钢制外壳；（b）外壳内由诸如硅酸铝系（aluminosilicate）耐火材料制成的衬里（lining）；（c）由带耐火材料衬里的外壳限定的用于容纳熔融金属池的坩埚（pot）；以及（d）用于加热金属的一个以上的沟槽式感应器，该沟槽式感应器与所述外壳连接，并且通过喉部（throat）与所述坩埚流体连通，所述喉部经过所述带耐火材料衬里的外壳延伸至所述沟槽式感应器中的入口。

沟槽式感应器包括：（i）钢制外壳；（ii）诸如硅酸铝系耐火材料（耐火浇注料（castable refractory）或者干式振动料（dry-vibratable refractory））制成的衬里；（iii）由带耐火材料衬里的外壳限定的熔沟，所述熔沟形成使熔融金属从坩埚通过熔沟流回到坩埚中的路径；以及（iv）产生电磁场的电磁线圈。在任意给定时间，熔沟中的熔融金属成为变压器的次级电路，并且被电磁场的感生电流加热并保持在熔融状态。沟槽式感应器是外壳上的锁销式组装件（bolt-on assembly）。选择形成上述衬里的耐火材料使其适应具体的机械要求、隔热要求和耐铝和/或锌的化学侵蚀的要求的范围。从需要不同的材料特性的意义上而言，这些要求在一定程度上是相互矛盾的要求，并且因此上述耐火材料的选择往往是折衷方案。

沟槽式感应器在含锌和含铝合金中的寿命是有限的，并且通常在以下状况下失效：

●在加热、干燥或工作时耐火材料的开裂，特别是沿着沟槽式感应器的中心面的开裂，以及随后锌和/或铝金属或者锌蒸汽渗透到上述裂缝中使得裂缝延展，最终导致金属从沟槽式感应器漏出。

●另外，在含铝的合金的情况下，通过铝对耐火材料中的SiO₂的还原，形成了Al₂O₃和Si，这伴随着耐火材料的体积的减少以及耐火材料的穿透和/或剥落。

典型地，在含铝合金中的沟槽式感应器的寿命是6-24个月，并且这是金属涂镀生产线停工的主要原因之一。

上述论述并不旨在作为在澳大利亚和其它地方的一般常识的声明。

发明内容

本发明提供了一种有芯感应炉的沟槽式感应器，所述沟槽式感应器包括熔沟衬套，所述熔沟衬套限定了熔融金属流过沟槽式感应器的熔沟，所述熔沟衬套包括针对熔融金属的入口和出口以及用于将所述熔沟衬套安装至所述有芯感应炉的坩埚的耐火材料衬里的法兰，并且所述熔沟衬套是由耐所述熔沟中的所述熔融金属的化学侵蚀的陶瓷材料形成的，从而使得在所述有芯感应炉的使用中，所述熔融金属与所述沟槽式感应器之间的直接接触限于仅与所述熔沟衬套（包括所述法兰）接触，并且所述熔融金属不与所述沟槽式感应器的其它部分接触。

术语“化学侵蚀（chemical attack）”在这里被理解为指耐火氧化物的（在此情况下，通过与炉中的诸如铝等熔融金属的接触）热力学还原（thermodynamic reduction）或者熔融金属（诸如锌或铝或Zn-Al合金）或蒸汽（诸如锌）对耐火材料的渗透。

所述熔沟衬套的上述结构使得所述沟槽式感应器的不同部分能够由不同的材料制成，使得所述不同的材料中的各者在所述沟槽式感应器的该部分所需的特性的方面是最佳选择。具体地：

●所述熔沟衬套可以是由耐坩埚中的熔融金属（诸如含铝和/或锌的合金）的化学腐蚀的材料形成的。因此，在所述熔融金属是含有锌和含有铝的合金的形式的情况下，降低了锌蒸汽或者含有锌或含有铝的熔融合金渗透过衬套进入形成所述熔沟衬套的支撑体的耐火材料中的风险。这种效果在所述衬套被制成单体单元的情况下尤其明显。

●形成所述沟槽式感应器的熔沟衬套支撑体的耐火材料（可能是浇注料和干式振动料）能够对隔热材料特性和机械强度特性进行优化，从而使得所述熔沟衬套的完整性在有芯感应炉加热、干燥或工作期间不受损害。

所述熔沟衬套可以形成为单体单元。

所述熔沟衬套可以是任何合适的形状。