[其他]工频电阻感应炉

说明书

本发明属于感应加热装置。主要适用于金属及其合金的熔炼。

用于熔炼金属和合金的工频感应炉已有近百年的历史，已在国内外广泛应用，国内有几万台分布在各工业部门使用。

英国约翰·维斯和彼得·辛普森著的《感应加热手册》一书(国防工业出版社1985年出版)中介绍了工频感应加热及其装置。图1为现有工频感应炉的示意图。图中1为坩埚，2为保温层，3为用紫铜管制作的感应线圈，4为铁芯。其工作原理是当感应线圈3中通以工频交流电时，在坩埚1内产生工频感应涡流，将炉料加热熔化。紫铜管线圈内需通水冷却，防止其熔化。紫铜管发热的热源来自两个方面；一是由于本身的电阻产生的电阻热(俗称铜损发热)；二是被感应发热的高温的坩埚体通过保温层，将一部分热量传递给感应线圈紫铜管。为此，保温层的厚度就是一个矛盾的问题：保温层过厚，则漏磁大，空气隙大，感应电效率过低；保温层过薄，则保温不好，由坩埚传递给紫铜管的热量也大，即热损失大，热效率低。

由上述看出，现有的工频感应炉存在如下缺点：

1.浪费能源。由于紫铜管内的冷却水带走大量的热量，致使有效功率低。如公称250公斤的工频感应熔铝炉，功率为85KW，平均熔炼时间需3小时，每熔炼一吨铝需800千瓦小时电耗。

2.熔炼过程中，由于过强的电磁搅拌，致使液面出现蘑菇头的翻腾，一部分金属熔体被氧化，导致金属氧化物过多，影响产品质量。

3.紫铜管易结水垢，每两个月需停炉酸洗一次，降低了炉子的利用率，影响生产，同时，工人劳动强度大，条件恶劣。

4.浪费大量的水，如250公斤的工频感应熔铝炉，每月需用冷却水3000吨。

本发明的目的在于提供了一种新型的工频电阻感应炉，用它熔炼金属或合金时，既能提高有效功率，无需水冷，节电节水，又能提高金属和合金的冶金质量。

本发明的解决方案是在原工频感应炉的基础上，用实心的耐热合金园形线材代替紫铜管制作感应线圈。该线圈具有双重作用，既作为发热体，又是产生涡流感应热的感应线圈，故称感应电阻双热线圈。并取消了坩埚与感应线圈之间的保温层，去除了水冷系统。

熔炼坩埚内炉料所需的热量来源于两个方面：一是来源于感应电阻双热线圈产生的涡流感应热；二是来源于感应电阻双热线圈作为发热体所产生的电阻热。电阻热主要是以辐射的形式将热量传递给坩埚。由于感应电阻双热线圈与坩埚之间没有保温层，只有一段小空隙，因此，电阻热的传递效率高；同时，由于无保温层，漏磁小，空气隙小，感应电热效率高。

由于感应电阻双热线圈用耐热合金制成，故本身可承受1100℃的高温。

该新型电阻感应炉以电阻加热为主。炉子功率的60～80％是通过电阻热直接加热坩埚的，20～40％的功率是通过工频感应产生的涡流热加热坩埚中金属熔体的。该炉由于产生了两种途径加热，且取消了水冷，热量绝大部分未散失，加上感应电阻双热线圈本身可承受1100℃高温，因此，坩埚内金属或合金熔体的温度可达1000℃以上，可冶炼各种金属及其合金。

图2为本发明工频电阻感应炉。图中6为坩埚，7为实心耐热合金感应电阻双热线圈，8为双热线圈与坩埚之间的空隙，间隔距离为50～80毫米，中间无任何屏蔽隔热物，9为固定感应电阻双热线圈的高温绝缘骨架，10为绝热层，可用耐火纤维绵等制作，11为硅钢片铁芯。

当感应电阻双热线圈7通以适当的电流时，一方面由于电阻热，线圈本身很快升温到1000℃左右运行，产生的大量电阻热通过辐射迅速地加热坩埚，改变传统的工频感应炉有害的电阻发热为本发明有用的热；另一方面，由于线圈通电，在坩埚中产生工频感应涡流热，加热坩埚中的金属熔体。由于线圈7与硅钢片铁芯11之间有耐火纤维棉绝热层10隔热，经长期运行后，硅钢片铁芯温度仍小于60℃。

与现有传统的工频感应炉相比，本发明具有如下优点：

1.由于充分利用了感应电阻双热线圈的电阻热和涡流感应热，且消除了水冷带走的热，因而热效率高，比现有工频感应炉可节电40％。

2.由于不需要水冷，节省了大量的水。

3.提高了产品的质量。因为涡流感应加热功率只占总功率的25～30％，所以电磁搅拌作用小，无熔体表面翻腾的蘑菇头，液体被氧化小，所以氧化物少，质量提高。

4.使用寿命长，一般两年不需要停机修理。

5.成本低，因取消了水冷系统，且不需要保温层，故炉子造价低于相同炉容的其它工频感应炉。

5功率因素高，可达0.95～0.98，不需要或只需其它工频感应炉的四分之一的电容补偿。

实施例一