CN102914168B - 感应加热炉的气体循环及冷却设备 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种感应加热炉的气体循环及冷却设备，包括：气体输出通路、气体输入通路、内循环气体源和冷却气体源。气体输出通路包括出气风扇、输出管道和气体输出口，气体输出口连通到感应加热炉。气体输入通路包括吸气风扇、吸气管道和气体输入口，气体输入口连通到感应加热炉。内循环气体源连接到气体输出通路和气体输入通路，与气体输出通路和气体输入通路共同形成内循环气体路径。冷却气体源连接到气体输出通路和气体输入通路，与气体输出通路和气体输入通路共同形成冷却气体路径，冷却气体源具有冷却设备。其中气体输出通路和气体输入通路仅与内循环气体源或者冷却气体源的其中之一连通。

Description

感应加热炉的气体循环及冷却设备
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种感应加热炉的气体循环及冷却设备。
背景技术
在冶金领域中，熔化金属是十分普遍而重要的工艺。熔化后的金属能够用于铸造各种造型的金属部件。由于金属的熔点高，因此熔化金属需要将金属加热到很高的温度。在高温下，氧化反应更加剧烈，金属可能会产生氧化反应而出现不希望的副产物，并引起对金属原料的消耗。这一现象在一些稀有金属的熔化过程中显得尤为明显，稀有金属价格昂贵，如果在熔化过程中因为氧化反应而出现损耗是十分重大的损失。
为了解决金属在熔化过程中出现氧化的问题，一般会将金属置于保护气体环境中进行加热熔化。由于金属熔点高，完成熔化之后温度很高，传统的冷却方式是采用水冷，水冷由于温差过大，对金属熔液有不利影响。而自然冷却的速度过慢，会影响工作效率。普通气冷的方式不适用于金属熔化后的冷却，因为普通气冷采用空气作为循环气体，其中的氧气在高温下会对金属熔液产生氧化作用。
发明内容
本发明旨在提出一种能够防止氧化反应的对感应加热炉的气冷设备。
根据本发明的一实施例，提出一种感应加热炉的气体循环及冷却设备，包括：气体输出通路、气体输入通路、内循环气体源和冷却气体源。气体输出通路包括出气风扇、输出管道和气体输出口，气体输出口连通到感应加热炉。气体输入通路包括吸气风扇、吸气管道和气体输入口，气体输入口连通到感应加热炉。内循环气体源连接到气体输出通路和气体输入通路，与气体输出通路和气体输入通路共同形成内循环气体路径。冷却气体源连接到气体输出通路和气体输入通路，与气体输出通路和气体输入通路共同形成冷却气体路径，冷却气体源具有冷却设备。其中气体输出通路和气体输入通路仅与内循环气体源或者冷却气体源的其中之一连通。
在一个实施例中，气体输出通路和气体输入通路通过换向阀与内循环气体源和冷却气体源连接，换向阀切换使得气体输出通路和气体输入通路连接到内循环气体源或者冷却气体源。换向阀安装在出气风扇的前端以及吸气风扇的后端。
在一个实施例中，气体循环及冷却设备使用惰性气体。惰性气体是氮气或者氩气。
在一个实施例中，冷却气体源的冷却设备是风扇，或者是散热片。
在一个实施例中，感应加热炉包括炉体、中频感应线圈和电气控制设备。炉体包括外层的耐火材料壁和内层的炉衬；中频感应线圈安装在炉衬上。电气控制设备连接到中频感应线圈，电气控制设备包括变频器和变压器。
本发明的感应加热炉的气体循环及冷却设备设计了封闭的气冷循环通路，利用惰性气体作为气冷的循环气体，能够避免氧化现象的出现。该气体循环及冷却设备具有内循环通路和冷却通路，在感应加热炉进行加热时工作于内循环通路，由惰性气体作为熔化保护气体。在需要冷却时工作于冷却通路，依旧使用惰性气体，通过对惰性气体进行冷却的方式实现气冷。
附图说明
图1揭示了根据本发明的一实施例的气体循环及冷却设备的结构图。
具体实施方式
图1揭示了根据本发明的一实施例的气体循环及冷却设备的结构图。该气体循环及冷却设备适用于感应加热炉。感应加热炉的基本工作原理是：将工频50HZ交流电转变为中频（300HZ以上至1000HZ）电流，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。这种涡流同样具有中频电流的一些性质，即金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量。例如，把一根金属圆柱体放在有交变中频电流的感应圈里，金属圆柱体没有与感应线圈直接接触，通电线圈本身温度已很低，可是圆柱体表面被加热到发红，甚至熔化，而且这种发红和熔化的速度只要调节频率大小和电流的强弱就能实现。如果圆柱体放在线圈中心，那么圆柱体周边的温度是一样的，圆柱体加热和熔化也没有产生有害气体、强光污染环境。在图1所示的实施例中，感应加热炉包括炉体202、中频感应线圈204和电气控制设备206。炉体202包括外层的耐火材料壁221和内层的炉衬222。中频感应线圈204安装在炉衬222上。中频感应线圈204的工作频率为300HZ～1000HZ。电气控制设备206连接到中频感应线圈204，电气控制设备206控制提供给中频感应线圈204的电源的频率和电压。在一个实施例中，电气控制设备206包括变频器261和变压器262。变频器261的作用是把50HZ的三相工频交流电进行整流，变成直流电，再把直流电变为可调节的频率在300HZ～1000HZ的中频电流。变压器262的作用是调节电压高低，以改变提供给中频感应线圈204的电流的大小。
继续参考图1所示，该气体循环及冷却设备100与炉体202连通。该气体循环及冷却设备100包括气体输出通路102、气体输入通路104、内循环气体源106和冷却气体源108。
气体输出通路102包括出气风扇121、输出管道122和气体输出口123。气体输出口123连通到感应加热炉的炉体202。出气风扇121的作用是加强气体流通速度，提高循环气体的压力。输出管道122连接出气风扇121和气体输出口123。气体输出口123将气体输送至炉体202内。
气体输入通路104包括吸气风扇141、吸气管道142和气体输入口143。气体输入口143连通到感应加热炉的炉体202。吸气风扇141的作用是加强气体流通速度，提高循环气体的压力。吸气管道142连接吸气风扇141和气体输入口143。气体输入口143将炉体202内的气体吸出。
内循环气体源106连接到气体输出通路102和气体输入通路104，内循环气体源106与气体输出通路102和气体输入通路104共同形成内循环气体路径。
冷却气体源108连接到气体输出通路102和气体输入通路104，冷却气体源108与气体输出通路102和气体输入通路104共同形成冷却气体路径，冷却气体源108具有冷却设备181。在图1所示的实施例中，冷却设备181是风扇。冷却设备也可以是散热片。或者综合使用风扇和散热片。
气体输出通路102和气体输入通路104仅与内循环气体源106或者冷却气体源108的其中之一连通。在一个实施例中，该气体循环及冷却设备100使用惰性气体，比如氮气或者氩气。通过在内循环气体源106或者冷却气体源108之间进行切换，能够形成两种气体循环模式：
1）内循环模式，此时惰性气体充当保护气，使得金属能够在惰性气体环境中熔化。由于金属熔化需要维持在高温下，因此采用内循环可以避免热损失，提高熔化的效率。
2）冷却模式，此时惰性气体充当冷却载体，使得金属能够在惰性气体环境中冷却。惰性气体通过高温的炉体，吸热后升温，然后进入冷却气体源，由冷却设备冷却降温，降温后的惰性气体再次进入到炉体中，如此循环实现对炉体的冷却降温。
在图示的实施例中，气体输出通路102和气体输入通路104通过换向阀110与内循环气体源106和冷却气体源108连接。换向阀110切换使得气体输出通路102和气体输入通路104连接到内循环气体源106或者冷却气体源108。如图所示，换向阀110分别安装在出气风扇121的前端以及吸气141风扇的后端，此处所说的前、后端是以气流方向作为参考，气体行进方向的前方视为前端，相反的视为后端。需要注意的是，两个换向阀110是同步工作，及同步切换到内循环气体源106或者同步切换到冷却气体源108。
本发明的感应加热炉的气体循环及冷却设备设计了封闭的气冷循环通路，利用惰性气体作为气冷的循环气体，能够避免氧化现象的出现。该气体循环及冷却设备具有内循环通路和冷却通路，在感应加热炉进行加热时工作于内循环通路，由惰性气体作为熔化保护气体。在需要冷却时工作于冷却通路，依旧使用惰性气体，通过对惰性气体进行冷却的方式实现气冷。

Claims (7)

1.一种感应加热炉的气体循环及冷却设备，其特征在于，包括：
气体输出通路，包括出气风扇、输出管道和气体输出口，气体输出口连通到感应加热炉；
气体输入通路，包括吸气风扇、吸气管道和气体输入口，气体输入口连通到感应加热炉；
内循环气体源，连接到气体输出通路和气体输入通路，与气体输出通路和气体输入通路共同形成内循环气体路径；
冷却气体源，连接到气体输出通路和气体输入通路，与气体输出通路和气体输入通路共同形成冷却气体路径，冷却气体源具有冷却设备；
其中气体输出通路和气体输入通路仅与内循环气体源或者冷却气体源的其中之一连通。
2.如权利要求1所述的感应加热炉的气体循环及冷却设备，其特征在于，所述气体输出通路和气体输入通路通过换向阀与内循环气体源和冷却气体源连接，换向阀切换使得气体输出通路和气体输入通路连接到内循环气体源或者冷却气体源。
3.如权利要求1所述的感应加热炉的气体循环及冷却设备，其特征在于，所述冷却气体源的冷却设备是风扇。
4.如权利要求1所述的感应加热炉的气体循环及冷却设备，其特征在于，所述冷却气体源的冷却设备是散热片。
5.如权利要求1所述的感应加热炉的气体循环及冷却设备，其特征在于，所述感应加热炉包括炉体、中频感应线圈和电气控制设备。
6.如权利要求5所述的感应加热炉的气体循环及冷却设备，其特征在于，所述炉体包括外层的耐火材料壁和内层的炉衬；中频感应线圈安装在炉衬上。
7.如权利要求5所述的感应加热炉的气体循环及冷却设备，其特征在于，所述电气控制设备连接到中频感应线圈，所述电气控制设备包括变频器和变压器。
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