CN104390457A - 一种金属均质熔化炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属均质熔化炉，该金属熔化炉包括炉体和用于固定炉体的支架，所述炉体由外到内依次设置有炉壳、炉衬、加热元件和坩埚，所述加热元件环绕坩埚的外表面设置，所述坩埚设置有炉盖，所述炉盖上设置有搅拌器，该搅拌器的搅拌轴伸入坩埚内部并通过设置在搅拌轴底端的搅拌叶轮对坩埚内的熔融液体进行搅拌。通过设置搅拌器对金属熔液进行搅拌，使得金属融化后的金属熔液成分得以均匀，对产品的质量有了极大提升。

Description

一种金属均质熔化炉

技术领域

本发明属于冶金设备领域，特别涉及一种金属均质熔化炉。 

背景技术

在冶金领域中，熔化金属是十分普遍也重要的工艺。金属熔化炉作为熔化金属的设备，在实际生产中起着重要作用。 

如图1所示的是现有金属熔化炉，这种金属熔化炉包括炉体1，炉体1呈直井状，炉体1由外到内依次设置有由钢板制成的炉壳2，以及由耐火砖砌筑而成的炉衬3，炉衬3内的空间形成直井状的炉膛6，炉膛6的四周分布有用于给金属升温、熔化的加热元件4，炉膛6的中心处放置有坩埚5，坩埚5为铸钢坩埚。加热元件4固定在炉衬3的内表面上，并环绕在坩埚5四周设置。炉体1的炉口处还设置有用于保温隔热的炉盖7。使用这种金属熔化炉熔化后金属熔液是静止状态的，熔液中的分子结构状态及分布不均匀，采用这样的金属熔液加工而成的元件容易产生质量缺陷。 

此外，如图1所示的现有的金属熔化炉，其还存在以下几方面的不足之处：1，熔化后的金属熔液必须用瓢人工舀出后再铸锭，工人的劳动强度大，且在人工舀出金属熔液过程中，熔液容易溅出对工人造成伤害；2，炉衬3是由耐火砖砌筑而成，吸热多，保温效果差；3，坩埚5是铸钢坩埚，质量较大，热量损耗也较大，同时由于材料的局限性，其使用寿命较短。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，并且能够通过搅拌使得金属熔化后的金属熔液得以混合均匀的金属熔化炉。 

本发明解决上述问题所采用的技术方案是： 

一种金属均质熔化炉，包括炉体和用于固定炉体的支架，所述炉体由外到内依次设置有炉壳、炉衬、加热元件和坩埚，所述加热元件环绕坩埚的外表面四周设置，所述坩埚设置有炉盖，所述炉盖上设置有搅拌器，该搅拌器的搅拌轴伸入坩埚内部并通过设置在搅拌轴底端的搅拌叶轮对坩埚内的熔融液体进行搅拌。通过设置搅拌器对金属熔液进行搅拌，使得金属融化后的金属熔液成分得以均匀，对产品的质量有了极大提升。

作为优选，所述炉盖包括盖板和固定在盖板下的绝热箱，所述绝热箱外层由钢板包裹而成，内层填塞保温耐火棉。炉盖，特别是绝热箱的的设计使得炉体得以封闭，大大降低了金属熔化炉的热量损伤，加快金属升温融化的速度。 

作为优选，所述炉盖下表面固定有四根挡流杆，四根挡流杆的下端固定有圆形的导流板。设置导流板，使得在搅拌器搅拌金属熔液时，上浮的熔液通过导流板的作用向两边流动，一方面避免了金属熔液对炉盖底部的直接冲击，另一方面使得金属熔液的流动更均匀，对均匀金属熔液十分有利。 

作为优选，所述导流板中间部分呈开口向下的抛物线形，从而使导流板的下表面形成有助于引导熔融液体流动的弧度。导流板特殊形状的设计，一方面使得金属熔液对导流板表面的冲击力得以分散，使得导流板寿命得以延长，另一方面也对金属熔液起着引导流动方向的作用。 

作为优选，所述炉体侧面设置有固定柱，固定柱上端固定有控制炉盖升降的升降机，所述升降机通过链传动方式控制炉盖的升降。设置升降机控制炉盖升降，方便快捷，能适应快速的生产节奏。 

作为优选，所述升降机包括固定在固定柱上的横臂和固定在横臂上的链传动机构，所述横臂可绕固定柱转动，所述链传动机构包括电机、变速箱和传动链，所述传动链有三根，三根传送链通过三个卸扣与炉盖实现连接，三个卸扣呈三角形排列。由于采用了三角固定，在提升或者闭合炉盖的过程中非常稳定，不会出现大幅摇晃；同时在把炉盖提升到位后，通过转动横臂，使得炉盖离开炉口正上方，方便向坩埚内放入需要熔融的金属原料。 

作为优选，所述炉体的底部还设置有出液管道，出液管道穿通炉壳、炉衬和坩埚从而与外界连通，所述出液管道上设置有放液阀。设置出液管道和放液阀，使得金属熔化、均质后可以按要求的流量拧开放液阀，流向专用的成型模具，降低了金属熔液溅出伤人的风险。 

作为优选，所述出液管道包括与炉体底部连通的竖直段管道，以及与竖直段管道连接的弯折段管道，竖直段管道和弯折段管道之间设置有放液阀，所述放液阀通过上法兰与竖直段管道实现连接，通过下法兰与弯折段管道实现连接。在出液管道的竖直段下连接弯折段管道，使得金属熔液在流向成型模具时，避免了对成型模具的正面冲击，及保护了成型模具，也可以防止金属熔液溅出伤人。 

作为优选，所述坩埚由SUS310S不锈钢板材卷制并与EH形封头焊接而成而成。采用SUS310S不锈钢板材卷制坩埚，代替了原来传统的铸钢坩埚，吸热少，大大加快了金属固体的融化速度，同时由于SUS310S不锈钢具有耐氧化、耐腐蚀、耐酸碱、耐高温的特性，使得坩埚的使用寿命得以大大增加。 

作为优选，所述炉衬由陶瓷纤维折叠模块垒砌而成。陶瓷纤维折叠模块具有优良的化学稳定性，优良的热稳定性，优良的弹性，模块处于预压状态，在炉衬垒砌完毕后，模块的膨胀使炉衬无缝隙，并可补偿纤维炉衬收缩，以提高纤维炉衬的绝热性能。采用陶瓷纤维折叠模块代替耐火砖作为炉衬的主要材料可以节约能耗25%～30%。 

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：通过在炉盖上设置搅拌器，搅拌器的搅拌轴穿过炉盖伸入炉体内，通过设置在搅拌轴底部的搅拌叶轮对金属熔液进行搅拌，使得熔液中的分子结构状态及分布得以均匀，采用这样的金属熔液加工而成的产品质量将大为提升。除此之外，该金属熔化炉相比传统的熔化炉，还具有以下优点：1，熔化后的金属熔液可以直接从位于炉体底部的出液管道流出至专用的模具处直接成型，而不必采用人工舀出熔液，降低了工人的劳动强度，减小了熔液溅出对工人造成伤害的可能性；2，炉衬采用陶瓷纤维折叠模块砌筑而成，吸热少，保温效果好，比采用传统的炉衬节约能耗20%～30%；3，坩埚采用SUS310S不锈钢板材卷制而成，质量轻，热量损耗少，大大加快了金属熔化的速度，同时由于材料具有耐氧化、耐腐蚀、耐酸碱、耐高温的特性，使得坩埚的使用寿命得以大大增加。 

附图说明

图1是现有的金属熔化炉的结构示意图。 

图2是实施例中金属熔化炉的结构示意图。 

图3是炉盖的结构示意图。 

图中标号如下所示： 

炉体1        炉壳2              炉衬3          加热元件4

坩埚5        炉膛6              炉盖7          支架8

搅拌器9      升降机10           固定柱11       放液阀12

上法兰13     下法兰14           出液管道15     搅拌叶轮91

盖板71       绝热箱72             挡流杆92       导流板93

横臂101      链传动机构102      传送链103      卸扣104

搅拌轴94       竖直段管道151      弯折段管道152。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。 

如图2、图3所示的一种金属均质熔化炉，是一种井式坩埚熔化炉，包括炉体1和用于固定炉体1的支架8，炉体1由外到内依次设置有炉壳2、炉衬3、加热元件4和坩埚5。炉衬3内的空间形成直井状的炉膛6，坩埚5设置在炉膛6的中心处，加热元件4环绕坩埚5的外表面设置，所述坩埚5设置有炉盖7，炉盖7上设置有搅拌器9，该搅拌器9的搅拌轴94伸入坩埚5内部并通过设置在搅拌轴94底端的搅拌叶轮91对坩埚5内的金属熔融液体进行搅拌。搅拌器9通过变频电机驱动。经过搅拌器9对金属熔液进行搅拌后，使得金属融化后的金属熔液成分得以均匀，对产品的质量有了极大提升。坩埚5由SUS310S不锈钢板材卷制并与EH形封头焊接而成而成。采用SUS310S不锈钢板材卷制坩埚，代替了原来传统的铸钢坩埚，吸热少，大大加快了金属固体的融化速度，同时由于SUS310S不锈钢具有耐氧化、耐腐蚀、耐酸碱、耐高温的特性，使得坩埚的使用寿命得以大大增加。炉膛四周的炉衬由陶瓷纤维折叠模块垒砌而成。陶瓷纤维折叠模块具有优良的化学稳定性，优良的热稳定性，优良的弹性，模块处于预压状态，在炉衬砌筑完毕后，模块的膨胀使炉衬无缝隙，并可补偿纤维炉衬收缩，以提高纤维炉衬的绝热性能。采用陶瓷纤维折叠模块代替耐火砖作为炉衬的主要材料可以节约能耗25%～30%。 

炉盖7包括盖板71和固定在盖板71下的绝热箱72，盖板71的直径比坩埚5口子的直径大，盖板71扣在坩埚5的开口上，绝热箱72的直径与坩埚5的内径相等或略小于坩埚5的内径，绝热箱72塞入坩埚5的开口内。绝热箱72外层由钢板包裹而成，内层填塞保温耐火棉。炉盖7与坩埚5的结合处设置有一条耐高温的金属石墨盘根密封，并且由于绝热箱72的设计使得炉体1得以封闭，大大降低了金属熔化炉的热量损伤，加快金属升温融化的速度。 

在炉盖7的下表面固定有四根挡流杆92，四根挡流杆92的下端固定有圆形的导流板93，搅拌器9的搅拌轴94穿过导流板93的中心处。导流板93中间部分呈开口向下的抛物线形，从而使导流板93的下表面形成有助于引导熔融液体流动的弧度。设置导流板93，使得在搅拌器9搅拌金属熔液时，上浮的熔液通过导流板93的作用向两边流动，一方面避免了金属熔液对炉盖7底部的直接冲击，另一方面使得金属熔液的流动更均匀，对均匀金属熔液十分有利。而导流板93特殊形状的设计，一方面使得金属熔液对导流板93表面的冲击力得以分散，使得导流板93寿命得以延长，另一方面也进一步对金属熔液起着引导流动方向的作用。 

在炉体1侧面设置有固定柱11，固定柱11上端固定有控制炉盖7升降的升降机10，该升降机10通过链传动方式控制炉盖7的升降。升降机10包括固定在固定柱11上的横臂101和固定在横臂101上的链传动机构102，横臂101与固定柱11转动连接，链传动机构102包括电机（图中未标示）、变速箱（图中未标识）和传动链，传动链有三根，三根传送链103通过三个卸扣104与炉盖7实现连接，三个卸扣104呈等边三角形排列，三角形的中心处于炉盖7的重心处。由于采用了三角固定，在提升或者闭合炉盖7的过程中非常稳定，不会出现大幅摇晃；同时在把炉盖7提升到位后，通过转动横臂101，使得炉盖7离开炉口正上方，方便向坩埚5内放入需要熔融的金属原料。 

在炉体1的底部还设置有出液管道15，出液管道15穿通炉壳2、炉衬3和坩埚5从而与外界连通。出液管道15包括与炉体1底部连通的竖直段管道151，以及与竖直段管道151连接的弯折段管道152，竖直段管道151和弯折段管道152之间设置有放液阀12，放液阀12通过上法兰13与竖直段管道151实现连接，通过下法兰14与弯折段管道152实现连接。设置出液管道和放液阀12，使得金属在经过熔化、均质后可以按要求的流量拧开放液阀12，流向专用的成型模具，降低了金属熔液溅出伤人的风险。在出液管道15的竖直段下连接弯折段管道，使得金属熔液在流向成型模具时，避免了对成型模具的正面冲击，及保护了成型模具，也可以防止金属熔液溅出伤人。当出液管道15内的金属熔液凝固导致坩埚5内的金属熔液不能顺利流出时，可以通过烘枪把不锈钢制成的出液管道15加热使得在出液管道15内凝固的金属熔化从而达到引流目的。 

Claims (10)

1.一种金属均质熔化炉，包括炉体和用于固定炉体的支架，所述炉体由外到内依次设置有炉壳、炉衬、加热元件和坩埚，所述加热元件环绕坩埚的外表面设置，所述坩埚设置有炉盖，其特征在于：所述炉盖上设置有搅拌器，该搅拌器的搅拌轴伸入坩埚内部并通过设置在搅拌轴底端的搅拌叶轮对坩埚内的熔融液体进行搅拌。

2.根据权利要求1所述的一种金属均质熔化炉，其特征在于：所述炉盖包括盖板和固定在盖板下的绝热箱，所述绝热箱外层由不锈钢板包裹而成，内层填塞保温耐火棉。

3.根据权利要求1所述的一种金属均质熔化炉，其特征在于：所述炉盖下表面固定有四根挡流杆，四根挡流杆的下端固定有圆形的导流板。

4.根据权利要求3所述的一种金属均质熔化炉，其特征在于：所述导流板中间部分呈开口向下的抛物线形，从而使导流板的下表面形成有助于引导熔融液体流动的弧度。

5.根据权利要求1所述的一种金属均质熔化炉，其特征在于：所述炉体侧面设置有固定柱，固定柱上端固定有控制炉盖升降的升降机，所述升降机通过链传动方式控制炉盖的升降。

6.根据权利要求5所述的一种金属均质熔化炉，其特征在于：所述升降机包括固定在固定柱上的横臂和固定在横臂上的链传动机构，所述横臂可绕固定柱转动，所述链传动机构包括电机、变速箱和传动链，所述传动链有三根，三根传送链通过三个卸扣与炉盖实现连接，三个卸扣呈三角形排列。

7.根据权利要求5所述的一种金属均质熔化炉，其特征在于：所述炉体的底部还设置有出液管道，出液管道穿通炉壳、炉衬和坩埚从而与外界连通，所述出液管道上设置有放液阀。

8.根据权利要求7所述的一种金属均质熔化炉，其特征在于：所述出液管道包括与炉体底部连通的竖直段管道，以及与竖直段管道连接的弯折段管道，竖直段管道和弯折段管道之间设置有放液阀，所述放液阀通过上法兰与竖直段管道实现连接，通过下法兰与弯折段管道实现连接。

9.根据权利要求1所述的一种金属均质熔化炉，其特征在于：所述坩埚由SUS310S不锈钢板材卷制并与EH形封头焊接而成。

10.根据权利要求1所述的一种金属均质熔化炉，其特征在于：所述炉衬由陶瓷纤维折叠模块垒砌而成。