[发明专利]一种液态金属控温真空感应熔炼装置及控温方法

说明书

本发明涉及一种液态金属控温真空感应熔炼装置及控温方法，属于熔炼技术领域。本装置包括熔炼箱体和熔炼容器，熔炼容器设置在熔炼箱体的保温腔体中心，熔炼箱体的内侧壁设置有液态金属腔，液态金属腔内填充有液态金属，熔炼箱体的外侧壁包覆设置有感应线圈，熔炼箱体的底端设置有温度传感器，温度传感器的探头与液态金属腔内的液态金属接触，温度传感器外接温度控制器，温度控制器与感应线圈连接。本发明将液态金属作为控温元件，感应线圈产生电流使液态金属腔中的液态金属加热，液态金属产生涡流处于循环流动状态，热量通过热对流的形式迅速的使整个液态金属腔的温度均匀稳定，通过温度传感器准确控制温度，提高金属熔炼过程的均匀性；液态金属作为保温腔体的热源，通过热辐射形式使保温腔体温度达到液态金属的温度。

技术领域

本发明涉及一种液态金属控温真空感应熔炼装置及控温方法，属于熔炼制备技术领域。

背景技术

感应熔炼技术是目前冶金领域中金应用最广的金属熔炼技术之一。其原理是将金属材料放入坩埚中，感应线圈环绕坩埚。当电流流经感应线圈时，产生的感应电流并使坩埚中金属炉料内部产生涡流，金属具有电阻产生焦耳热，热量增越加到一定程度时，金属由固态熔化为液态，达到冶炼的目的。此外，坩埚中液态的金属受到电磁力的相互作用，可以自动实现搅拌，使成分更加均匀。

但是由于感应加热时，测温技术相对局限，通常采用非接触红外测温方式，温度控制不精确，导致感应熔炼工艺的可控性较差，且目前感应熔炼的方法仅限于金属熔炼，而对高温烧结一些不导电的原料(如陶瓷材料等)时，不能采用此方法。

发明内容

本发明针对感应熔炼中存在的温控不精确问题，提出一种液态金属控温真空感应熔炼装置，本发明将液态金属封装在液态金属腔内，液态金属作为控温元件，感应线圈产生电流使液态金属腔中的液态金属加热，液态金属产生涡流处于循环流动状态，且液态金属在10-2200℃下保持液态，热量通过热对流的形式迅速的使整个液态金属腔处于均匀稳定的温度，并通过温度传感器准确控制感应加热温度，提高金属熔炼过程的均匀性。液态金属作为热源，液态金属腔包裹保温腔体，热量通过热辐射的形式使保温箱体达到液态金属腔温度，当熔炼原料为高温陶瓷料时，也可以满足其熔炼温度要求。

本发明利用液态金属在感应线圈中加热，并在感应线圈的涡流效应下流动传热，达到整个液态金属腔以及熔炼容器均温的效果，熔炼容器内部所熔炼的物料所产生的热源通过热辐射形式与液态金属形成稳定的热平衡，获得较大的均温区域，通过温度传感器准确控制感应加热温度，提高金属熔炼过程的均匀性；能实现感应加热的精确温度控制，可实现金属材料熔炼和高温陶瓷材料的烧结和熔融。

本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：

一种液态金属控温真空感应熔炼装置，包括熔炼箱体2和熔炼容器16，熔炼容器16设置在熔炼箱体2的保温腔体4中心，熔炼箱体2的内侧壁设置有液态金属腔6，液态金属腔6内填充有液态金属13，熔炼箱体2的外侧壁包覆设置有感应线圈3，熔炼箱体2的底端设置有温度传感器15，温度传感器15的探头与液态金属腔6内的液态金属13接触，温度传感器15外接温度控制器，温度控制器与感应线圈3连接；

所述保温腔体4的内壁设置有与液态金属腔6贴合的保温层5；

所述熔炼箱体2的顶部设置有法兰盘7，法兰盘7的顶端固定设置有盖板9；

进一步的，所述盖板9中心设置有气体管路11，气体管路11与熔炼箱体2的保温腔体4连通，气体管路11外接真空泵12；气体管路11可实现真空熔炼或惰性气氛保护熔炼；

更进一步的，所述法兰盘7与盖板9的连接处设置有密封垫片8；

优选的，密封垫片8为陶瓷密封垫片；陶瓷密封垫片为氮化硅密封垫片或硼化锆密封垫片；

所述液态金属13为镓、镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、镓铟新锡铋合金、镓铋合金中的一种或多种；