[发明专利]一种多用途电磁感应熔炼装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及熔炼技术领域，具体涉及一种多用途电磁感应熔炼装置及方法。

背景技术

在熔炼冶金等行业通常采用中频或高频电磁感应加热原理对物料进行熔炼和浇注，通过对感应线圈施加交变电流而产生交变磁场，导磁材料在交变的磁场中内部产生涡流，导磁材料中的原子在涡流作用下无规则的运动从而产生热量，即将电能转化为热能。但对于导磁性能差的物料，采用电阻式加热时对隔热保温及加热环境的要求极高，成本昂贵，在高温下加热效率极低；而采用电磁感应原来对其加热时，由于其自身几乎不产生涡流，电磁感应加热效率极低，无法实现高熔点物料的熔炼，在采用石墨坩埚作为加热负载间接对物料进行加热时，由于在高温下石墨原子较强的扩散性能导致物料被掺入石墨杂质；尽管电磁感应线圈在工作时会进行冷却，但其所达到的温度足以使其在氧化或腐蚀环境中损坏，从而要求在惰性或真空环境下使用；此外，常规熔炼炉基本采用旋转倾倒的方式将熔化的物料排出，需要手动或电动的把柄对整个坩埚及线圈等系统进行旋转操作，物料的倾倒模式和位置无法保证，并且操作空间较大，并需要额外装置对旋转把柄的贯穿处进行密封。

有关熔炼技术和装置，国内外已经公开多种类型的熔炼炉。但是每种熔炼炉的使用要求不一，无法保证其在氧化或腐蚀环境使用，或无法对导磁性极差的物料进行熔炼，或者无法对熔融物料排出时液柱直径或排出量等参数的控制。

例如，中国专利申请CN 201020592296，公开了一种电磁感应熔炼炉，包括炉外壳、坩埚和由保温隔热层及电磁感应线圈构成的加热组件，尽管其加热效率高、便于维护，但是无法对非导磁材料进行加热，并且电磁感应线圈裸露，在使用过程中极易被氧化，并且无法满足高温熔液在底部按要求精准排出的要求。

例如，中国专利申请CN 201320039078，公开了无水冷却感应加热熔炼炉，该感应加热熔炼炉在电磁感应线圈与坩埚之间布置着由内耐火材料和外耐火材料构成的炉衬，以及它们之间的保温隔热层，通过减少炉衬对电磁感应线圈的热辐射和热传导，确保电磁感应线圈在较低温度下工作，从而省掉了对电磁感应线圈进行冷却的环节；但是这种熔炼炉同样不可用于非导磁材料的加热，并且电磁感应线圈裸露，在使用过程中极易被氧化，并且无法满足高温熔液在底部按要求精准排出的要求。

又例如，中国专利申请CN 201610144810，公开了一种喷吹式感应熔炼炉，其采用电磁感应体可实现导磁物质和非导磁物质的熔炼，但是由于该装置未对电磁感应线圈进行保护，无法在氧气环境或腐蚀性环境中使用，此外，由于该装置采用了多层保温材料，并设有喷吹系统和机械搅拌系统，结构极为复杂，安装及维修极为不便，并且无法实现熔液的浇注操作。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种多用途电磁感应熔炼装置及方法，能够在氧化气氛和腐蚀环境中使用，对导磁和非导磁材料进行加热，并且可以实现熔液在熔炉底部浇注。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多用途电磁感应熔炼装置，所述熔炼装置是基于电磁感应加热的原理，包括位于整个熔炼装置中心位置作为物料加热熔化场所的氧化锆坩埚1，位于氧化锆坩埚1外部内壁与氧化锆坩埚1外壁面紧密贴合的石墨坩埚2，设置在石墨坩埚2外围的电磁感应线圈7，锥形漏斗8与陶瓷导流管11进行连接或整体烧结成型，安放在氧化锆坩埚1和石墨坩埚2的底部，对熔化物料的排出起到导流的作用；所述电磁感应线圈7、锥形漏斗8和陶瓷导流管11整体采用镁砂进行烧结，形成镁砂打结体6，确保电磁感应线圈7能够在氧气或腐蚀气氛下使用；陶瓷提升杆3插入氧化锆坩埚1内与陶瓷塞12相连，并与坩埚底部相连的锥形漏斗8配合操作，实现底孔的开放与关闭；与电磁感应线圈7连接的电源接线柱13和冷却管线14镶嵌在法兰15上。

所述氧化锆坩埚1为倒锥形。

所述锥形漏斗8上安装氧化锆坩埚1时采用粘合剂进行粘合，安装石墨坩埚2时无需采用粘合剂。

所述镁砂打结体6顶部加装顶盖5以减少散热，陶瓷提升杆3穿过顶盖5中心圆孔插入氧化锆坩埚1内。

所述顶盖5上设置有顶盖把手4。

所述熔炼装置安装在支撑结构9的上部，支撑结构9中心位置开孔，便于陶瓷导流管11的贯穿安装；支撑结构9的周向上布置有多个固定孔板10，与基座或容器内壁通过螺栓进行连接固定，支撑结构9的高度根据安装要求进行调整。

所述陶瓷提升杆3、陶瓷塞12、锥形漏斗8和陶瓷导流管11均选用氧化镁陶瓷材料。