CN102288028A - 电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置，包括振动底座、熔炼装置和搅拌装置，振动底座包括支撑柱、振动平台、缓冲件和激振器，熔炼装置包括炉腔主体、顶盖、高频线圈、石墨坩埚、通气管和热电偶，搅拌装置为电磁搅拌装置，包括电磁线圈和为电磁线圈提供交变电流的磁场电源，本发明的电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置，通过外加磁场结合机械振动对金属溶液进行搅拌，避免了采用外加搅拌器的二次污染问题及熔炼过程中的金属宏观偏析及微观偏析现象，在外加磁场的电磁搅拌和机械振动的共同作用下，可以均匀地调节金属液成份，溶液温度均匀，不易出现局部高温，金属烧损少，高效、节能、无污染。

Description

电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置

技术领域

本发明涉及一种中频感应加热熔炼装置，尤其涉及一种电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置。

背景技术

感应加热作为一门新兴的学科，近30年来在工业生产中得到了真正应用，特别是在能源紧缺的今天，其重要性显得尤为突出，感应加热技术的应用及发展正在迅速提高，用途日益广泛。

相对于电阻加热及气体加热，感应加热有如下的优点：一，加热温度高、效率高、速度快，而且是非接触式加热；二，工件受热均匀，并且能够实现局部加热，产品质量好；三，容易实现自动控制；四，环保程度高，不产生气体、噪声和灰尘，可达到环保部门的各项指标要求，从而使得感应加热成为新的热门技术，利用感应加热原理而制造的用于熔炼金属的感应加热熔炼装置，已经逐渐走向工业化并被迅速的推广使用。但是中频感应加热熔炼装置在未加搅拌器的情况存在一定的金属宏观偏析及微观偏析，而现有技术中为解决这一问题通常采用外加搅拌器进行搅拌，具有造成搅拌器的二次污染的缺陷。

因此，为了解决现有技术中采用外加搅拌器对中频感应熔炼装置内的金属溶液进行搅拌过程中所存在的问题，并防止熔炼过程中产生的金属宏观偏析及微观偏析现象，需要一种新型的中频感应熔炼装置，不通过接触金属溶液对其进行搅拌。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置，通过外加磁场结合机械振动对金属溶液进行搅拌，避免了采用外加搅拌器的二次污染问题及熔炼过程中的金属宏观偏析及微观偏析现象，在外加磁场的电磁搅拌和机械振动的共同作用下，可以均匀地调节金属液成份，溶液温度均匀，不易出现局部高温，金属烧损少，高效、节能、无污染。

本发明的电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置，包括振动底座、熔炼装置和搅拌装置，

所述振动底座包括支撑柱、振动平台、缓冲件和激振器，所述支撑柱竖直设置，缓冲件套设并支撑于支撑柱上部，所述振动平台单自由度滑动连接于支撑柱上部并支撑于缓冲件上，所述激振器固定于振动平台中部；

所述熔炼装置包括炉腔主体、顶盖、高频线圈、石墨坩埚、通气管和热电偶，所述炉腔主体为缸体结构，固定于振动平台，所述石墨坩埚设置于炉腔主体内部用于盛放所要熔炼的金属，所述顶盖密封于炉腔主体的顶面，所述高频线圈同轴的套设于颅腔主体外部，所述通气管的一端接于惰性气体发生器的出气口，另一端穿过炉腔主体的底板与炉腔主体的内腔相通，所述热电偶的一端穿过顶盖伸入石墨坩埚内部用于采集熔炼后的熔融态金属溶液的温度信息并感应其温度变化，另一端穿过炉腔主体的底板连接于石墨坩埚底部用于采集石墨坩埚的温度信息并感应其温度变化；

所述搅拌装置为电磁搅拌装置，包括电磁线圈和为电磁线圈提供交变电流的磁场电源，所述电磁线圈为悬挂式钟罩结构，电磁线圈同轴并留有间隙的套设于高频线圈外部。

进一步，至少部分通气管焊接于炉腔主体的外壁；

进一步，所述顶盖为工字形顶盖，其顶部通过螺栓紧固于炉腔主体的顶面，底部遮于石墨坩埚开口上方，顶盖与炉腔主体之间通过高温密封垫密封；

进一步，所述炉腔主体通过固定平台固定连接于振动平台，固定平台的顶部为均匀、平行分布的多个支撑块结构，炉腔主体与固定平台以及固定平台与振动平台之间均通过螺栓紧固连接；

进一步，所述炉腔主体的底板上固定设置有用于搁放石墨坩埚的垫台，所述垫台的顶部为水平面，底部为两个支脚，其支脚处通过螺栓连接固定于炉腔主体的底板；

进一步，所述支撑柱为台阶面支撑柱，其顶端为小端并设置有外螺纹，所述缓冲件为柱状橡胶垫，柱状橡胶垫套设于支撑柱的小端外部并支撑于台阶面上，所述支撑柱的顶端设置有限位螺母，限位螺母位于振动平台上部；

进一步，所述激振器沿振动平台、固定平台和炉腔主体所构成的整体的重垂线方向固定于振动平台的底面。

本发明的有益效果是：本发明的电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置，通过外加磁场结合机械振动对金属溶液进行搅拌，避免了采用外加搅拌器的二次污染问题及熔炼过程中的金属宏观偏析及微观偏析现象，在外加磁场的电磁搅拌和机械振动的共同作用下，可以均匀地调节金属液成份，溶液温度均匀，不易出现局部高温，金属烧损少，高效、节能、无污染。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A处局部放大视图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为图1中A处局部放大视图，如图所示：本实施例的电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置，包括振动底座、熔炼装置和搅拌装置，

所述振动底座包括支撑柱1、振动平台2、缓冲件3和激振器4，所述支撑柱1竖直设置，缓冲件3套设并支撑于支撑柱1上部，所述振动平台2单自由度滑动连接于支撑柱1上部并支撑于缓冲件3上，所述激振器4固定于振动平台2中部；

所述熔炼装置包括炉腔主体5、顶盖6、高频线圈7、石墨坩埚8、通气管9和热电偶10，所述炉腔主体5为缸体结构，固定于振动平台2，所述石墨坩埚8设置于炉腔主体5内部用于盛放所要熔炼的金属，所述顶盖6密封于炉腔主体5的顶面，所述高频线圈7同轴的套设于颅腔主体5外部，所述通气管9的一端接于惰性气体发生器的出气口，另一端穿过炉腔主体5的底板与炉腔主体5的内腔相通，所述热电偶的一端穿过顶盖6伸入石墨坩埚8内部用于采集熔炼后的熔融态金属溶液的温度信息并感应其温度变化，另一端穿过炉腔主体5的底板连接于石墨坩埚8底部用于采集石墨坩埚8的温度信息并感应其温度变化；

所述搅拌装置为电磁搅拌装置，包括电磁线圈11和为电磁线圈提供交变电流的磁场电源12，所述电磁线圈11为悬挂式钟罩结构，电磁线圈11同轴并留有间隙的套设于高频线圈7外部，如图所示：使电磁线圈11处于静止状态，可避免因振动而造成的损坏，保证其使用寿命。

本实施例中，至少部分通气管9焊接于炉腔主体5的外壁，使得输入的惰性气体有预热的效果，可保证炉腔主体5内部温度的均匀性。

本实施例中，所述顶盖6为工字形顶盖，其顶部通过螺栓紧固于炉腔主体5的顶面，底部遮于石墨坩埚8开口上方，顶盖6与炉腔主体5之间通过高温密封垫13密封，设置顶盖6为工字形顶盖可节约材料，降低重量，便于加工和使用。

本实施例中，所述炉腔主体5通过固定平台14固定连接于振动平台2，固定平台14的顶部为均匀、平行分布的多个支撑块结构，炉腔主体5与固定平台14以及固定平台14与振动平台2之间均通过螺栓紧固连接，如图所示：本结构的固定平台14与炉腔主体5的接触面积较小，可降低炉腔主体5与振动平台2之间的热传递效果，保持振动底座的较低温度，且固定平台14的支撑块之间留有间隙，利于炉腔主体5的散热。

本实施例中，所述炉腔主体5的底板上固定设置有用于搁放石墨坩埚8的垫台15，所述垫台15的顶部为水平面，底部为两个支脚，其支脚处通过螺栓连接固定于炉腔主体5的底板，如图所示：本结构的垫台15与炉腔主体5的接触面积较小，可降低石墨坩埚8与炉腔主体5的底板之间的热传递效果，防止在炉腔主体5的底板上产生局部高温，保持炉腔主体5的温度的均匀性。

本实施例中，所述支撑柱1为台阶面支撑柱，其顶端为小端并设置有外螺纹，所述缓冲件3为柱状橡胶垫，柱状橡胶垫套设于支撑柱1的小端外部并支撑于台阶面上，如图所示：柱状橡胶垫可以吸收一部分振动能量，保证振动平台2各部分的振动一致性，所述支撑柱1的顶端设置有限位螺母16，限位螺母16位于振动平台2上部，本结构的支撑柱结构稳定，运行可靠，通过限位螺母16可防止振动平台2及安装于振动平台2的熔炼装置因振幅过大而与支撑柱1滑脱，使运行更可靠。

本实施例中，所述激振器4沿振动平台2、固定平台14和炉腔主体5所构成的整体的重垂线方向固定于振动平台的底面，空间利用合理，结构紧凑，并且可以降低振动平台2及固定于振动平台2的熔炼装置的重心，使运行更可靠。

本实施例的电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置，各部件组装完成后，将事先备好所要熔炼的金属铝锭和锌锭放置在石墨坩埚8内，把石墨坩埚8放入炉腔主体5中的垫台15上，盖上高温密封垫片13和工字型顶盖6，旋紧螺钉，通过通气管9向炉腔主体5内通入2～5L/min的惰性气体，开启感应线圈7的电源，开始加热炉腔主体5及炉腔内的金属，在达到所设温度后，保温5～20分钟，保证石墨坩埚8内的金属均已熔化成金属熔液，此刻开启激振器4及磁场电源12，使得激振器4带动振动平台2及固定于振动平台2的熔炼装置振动，同时磁场线圈11产生磁场，对金属熔液进行电磁搅拌，保持一定的电磁搅拌及机械振动作用时间1～10分钟后，停止加热、电磁搅拌及机械振动，开启工字型顶盖6，便可将金属熔液浇注。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置，其特征在于：本实施例的电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置，包括振动底座、熔炼装置和搅拌装置，

所述振动底座包括支撑柱(1)、振动平台(2)、缓冲件(3)和激振器(4)，所述支撑柱(1)竖直设置，缓冲件(3)套设并支撑于支撑柱(1)上部，所述振动平台(2)单自由度滑动连接于支撑柱(1)上部并支撑于缓冲件(3)上，所述激振器(4)固定于振动平台(2)中部；

所述熔炼装置包括炉腔主体(5)、顶盖(6)、高频线圈(7)、石墨坩埚(8)、通气管(9)和热电偶(10)，所述炉腔主体(5)为缸体结构，固定于振动平台(2)，所述石墨坩埚(8)设置于炉腔主体(5)内部用于盛放所要熔炼的金属，所述顶盖(6)密封于炉腔主体(5)的顶面，所述高频线圈(7)同轴的套设于颅腔主体(5)外部，所述通气管(9)的一端接于惰性气体发生器的出气口，另一端穿过炉腔主体(5)的底板与炉腔主体(5)的内腔相通，所述热电偶的一端穿过顶盖(6)伸入石墨坩埚(8)内部用于采集熔炼后的熔融态金属溶液的温度信息并感应其温度变化，另一端穿过炉腔主体(5)的底板连接于石墨坩埚(8)底部用于采集石墨坩埚(8)的温度信息并感应其温度变化；

所述搅拌装置为电磁搅拌装置，包括电磁线圈(11)和为电磁线圈提供交变电流的磁场电源(12)，所述电磁线圈(11)为悬挂式钟罩结构，电磁线圈(11)同轴并留有间隙的套设于高频线圈(7)外部。

2.根据权利要求1所述的电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置，其特征在于：至少部分通气管(9)焊接于炉腔主体(5)的外壁。

3.根据权利要求2所述的电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置，其特征在于：所述顶盖(6)为工字形顶盖，其顶部通过螺栓紧固于炉腔主体(5)的顶面，底部遮于石墨坩埚(8)开口上方，顶盖(6)与炉腔主体(5)之间通过高温密封垫(13)密封。

4.根据权利要求3所述的电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置，其特征在于：所述炉腔主体(5)通过固定平台(14)固定连接于振动平台(2)，固定平台(14)的顶部为均匀、平行分布的多个支撑块结构，炉腔主体(5)与固定平台(14)以及固定平台(14)与振动平台(2)之间均通过螺栓紧固连接。

5.根据权利要求4所述的电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置，其特征在于：所述炉腔主体(5)的底板上固定设置有用于搁放石墨坩埚(8)的垫台(15)，所述垫台(15)的顶部为水平面，底部为两个支脚，其支脚处通过螺栓连接固定于炉腔主体(5)的底板。

6.根据权利要求5所述的电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置，其特征在于：所述支撑柱(1)为台阶面支撑柱，其顶端为小端并设置有外螺纹，所述缓冲件(3)为柱状橡胶垫，柱状橡胶垫套设于支撑柱(1)的小端外部并支撑于台阶面上，所述支撑柱(1)的顶端设置有限位螺母(16)，限位螺母(16)位于振动平台(2)上部。

7.根据权利要求6所述的电磁搅拌与机械振动复合的中频感应加热熔炼装置，其特征在于：所述激振器(4)沿振动平台(2)、固定平台(14)和炉腔主体(5)所构成的整体的重垂线方向固定于振动平台的底面。

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