CN108645216A - 一种加热及冷却加热容器的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加热及冷却加热容器的装置及方法，该方法包括：在进行加热时，加热容器上方设置有至少一个提升机构；提升机构夹持至少一个中空碳棒，将中空碳棒提升放入加热容器中；与中空碳棒连接的至少一个电磁感应线圈通电产生热量，加热中空碳棒，中空碳棒导热至加热容器中；在加热结束后，至少一个气体管路从中空碳棒顶端伸入中空碳棒中，向中空碳棒中注入气体进行热交换降温，用于冷却所述加热容器。通过本发明公开的装置及方法，可以通过电磁感应线圈产生热量，传导至中空碳棒对加热容器中的熔体进行加热，加热更均匀；在加热结束后，可以向中空碳棒中注入气体进行冷却。

Description

一种加热及冷却加热容器的装置及方法

技术领域

本发明涉及热交换技术领域，尤其涉及一种加热及冷却加热容器的装置及方法。

背景技术

在冶炼铸造等领域的材料加工过程中，常常需要对熔体进行加热，熔体是指加热到较高温度才能液化的熔体的液体,即较高熔点熔体的液体。

现在加热熔体的工艺是加热盛放熔体的坩埚或中间包，坩埚或中间包均为在坩埚或中间包外套一个石墨套，通过电磁感应加热使得石墨套变热，再热传导给坩埚或中间包，从而达到坩埚或中间包加热目的。

现加热技术只能对坩埚或中间包进行加热，但并不能在其完成工艺后快速冷却进行下一步动作；中间包大部分为底漏式，导致常规加热石墨套无法将整个中间包完全包裹，使得中间包底部存在受热不均情况。常规加热方式更换石墨套不易于操作。

因此，如何在加热坩埚或中间包之后进行冷却，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中对坩埚或中间包进行加热后，不能对其快速冷却以进行下一步动作，且中间包加热不均匀，包裹其外的石墨套不易更换等技术问题，本发明提出了一种加热及冷却加热容器的装置及方法。

一种加热及冷却加热容器的装置，包括：

加热容器上方设置有至少一个提升机构；

所述提升机构夹持至少一个中空碳棒，将所述中空碳棒提升放入所述加热容器中；

与所述中空碳棒连接的至少一个电磁感应线圈通电产生热量，加热所述中空碳棒，所述中空碳棒导热至所述加热容器中；

至少一个气体管路从所述中空碳棒顶端伸入所述中空碳棒中，向所述中空碳棒中注入气体进行热交换降温，用于冷却所述加热容器。

优选地，如上所述装置，所述中空碳棒为中空圆柱形碳棒，顶部具有容纳所述气体管路伸入的开口，底部设有用于排出气体的开口。

优选地，如上所述装置，所述气体管路的直径小于或等于所述中空碳棒的内径。

优选地，如上所述装置，所述中空碳棒的直径小于所述加热容器的内径。

优选地，如上所述装置，所述中空碳棒的长度小于或等于所述加热容器的高度，且所述中空碳棒的长度大于或等于所述加热容器外壁上的缠绕的外部电磁感应线圈的高度。

优选地，如上所述装置，所述加热容器为坩埚或中间包。

优选地，所述坩埚包括：铁坩埚、铸铁坩埚、石英坩埚、磁坩埚、刚玉坩埚、石墨坩埚、碳化硅坩埚、白金坩埚、金坩埚、镍坩埚和银坩埚中的至少一种。

优选地，如上所述装置，所述气体为惰性气体。

优选地，如上所述装置，所述气体的温度低于所述加热容器内熔体的温度。

本发明还提供了一种加热及冷却加热容器的方法，应用于上述加热及冷却加热容器装置，所述方法包括：

在进行加热时，加热容器上方设置有至少一个提升机构；

所述提升机构夹持至少一个中空碳棒，将所述中空碳棒提升放入所述加热容器中；

与所述中空碳棒连接的至少一个电磁感应线圈通电产生热量，加热所述中空碳棒，所述中空碳棒导热至所述加热容器中；

在加热结束后，至少一个气体管路从中空碳棒顶端伸入所述中空碳棒中，向所述中空碳棒中注入气体进行热交换降温，以使所述加热容器冷却。

通过本发明提供的一种加热及冷却加热容器的装置及方法，可以通过电磁感应线圈产生热量，传导至中空碳棒对加热容器中的熔体进行加热，加热更均匀；在加热结束后，可以使用气体管路向中空碳棒中注入气体来冷却中空碳棒，进而冷却加热容器中的熔体和加热容器，实现一套装置即可以加热又可以冷却。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种加热容器的装置结构示意图；

图2(a)本发明实施例提供的一种冷却加热容器的装置结构分解示意图；

图2(b)本发明实施例提供的一种冷却加热容器的装置结构组合示意图；

图3为本发明实施例提供的一种加热及冷却加热容器的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。

如图1所示，本发明实施例提供了一种加热及冷却加热容器的装置，包括：

加热容器1上方设置有至少一个提升机构；

提升机构夹持至少一个中空碳棒2，将中空碳棒2提升放入加热容器1中；

与中空碳棒2连接的至少一个电磁感应线圈通电产生热量，加热中空碳棒，中空碳棒2导热至加热容器1中；

如图2(a)和图2(b)所示，至少一个气体管路3从中空碳棒2顶端伸入中空碳棒2中，向中空碳棒2中注入气体进行热交换降温，以使加热容器1快速冷却。

在本发明实施例中，提升机构可以是具有滑轮、绳索和链条等传动装置可将电机的动能转换为势能的装置，例如吊车、天车、卷扬机等提升机。提升机构上可以设置夹具以夹持中空碳棒2，将中空碳棒2提升至加热容器1顶部以上的高度，放入加热容器1中。

提升机构的数量和提升机构上夹持的中空碳棒2的数量可以视被加热的熔体的熔点而定，熔点越高，中空碳棒2的数量越多，加热、冷却效果越好；当然也可以是视加热容器1的容量而定，被加热的熔体越多，中空碳棒2的数量越多。

加热容器1是熔化和精炼金属液体以及固液加热、反应的容器，加热容器1可以为坩埚或中间包。坩埚可以包括：铁坩埚、铸铁坩埚、石英坩埚、磁坩埚、刚玉坩埚、石墨坩埚、碳化硅坩埚、白金坩埚、金坩埚、镍坩埚和银坩埚中的至少一种，可以根据加热容器1中的熔体选择不同质地的坩埚。

电磁感应线圈可以将220V或380V，50Hz的交流电转换成频率为20-40KHz的高频高压电，高速变化的高频高压电流流过线圈产生高速变化的交变磁场，当磁场内的磁力线通过导磁性材料时会产生无数的小涡流，使导磁性材料本身自行快速发热。电磁感应线圈产生热量用来加热中空碳棒2。

中空碳棒2是由碳、石墨加上适当的粘合剂，通过挤压成形，经高温焙烤旋段后成型。为在加热完成后进行冷却，中空碳棒2为中空圆柱形碳棒，顶部具有容纳气体管路3伸入的开口，底部具有开口。中空碳棒2的直径小于加热容器1的内径。中空碳棒2的长度小于等于加热容器1的高度，加热容器1可以容纳中空碳棒2，且中空碳棒2的长度大于或等于加热容器1外壁上的缠绕的外部电磁感应线圈的高度，外部电磁感应线圈以螺旋式缠绕的方式缠绕在加热容器外壁上，外部电磁感应线圈可以直接对加热容器进行加热，加热速度快。

为可将气体输入中空碳棒2内，气体管路3的直径不大于中空碳棒2的内径。根据本发明的一个实施例，气体管路3的外壁与中空碳棒2的内壁之间可具有空隙，以供气体流通。根据本发明的另一个实施例，气体管路3的外壁与中空碳棒2的内壁之间无缝隙，通入的气体从气体管路3的底部流出，回流至中空碳棒2与加热容器1的缝隙，将加热容器1热量带走，以达到快速降温的目的。

为保证安全生产，在高温中引起爆炸，气体管路3向中空碳棒2中注入的气体为惰性气体。并且为取得良好的降温效果，气体的温度低于加热容器1内熔体的温度。

需要进行说明的是，气体管路3是由耐高温材质构成，防止在高温中发生融化，影响熔体的纯度。

通过本发明实施例提供的一种加热及冷却加热容器的装置，可以通过电磁感应线圈产生热量，传导至中空碳棒对加热容器中的熔体进行加热，加热更均匀；在加热结束后，可以使用气体管路向中空碳棒中注入气体来冷却中空碳棒，进而冷却加热容器中的熔体和加热容器，实现一套装置即可以加热又可以冷却。

本发明实施例还提供了一种加热及冷却加热容器的方法，应用于上述加热及冷却加热容器装置，如图3所示，该方法包括：

步骤S101，在进行加热时，加热容器上方设置有至少一个提升机构；

步骤S102，提升机构夹持至少一个中空碳棒，将中空碳棒提升放入加热容器中；

步骤S103，与中空碳棒连接的至少一个电磁感应线圈通电产生热量，加热中空碳棒，中空碳棒导热至加热容器中的熔体；

步骤S104，在加热结束后，至少一个气体管路从中空碳棒顶端伸入中空碳棒中，向中空碳棒中注入气体进行热交换降温，以使加热容器中的熔体和加热容器冷却。

本实施例中的提升机构、中空碳棒，电磁感应线圈、气体管路和加热容器的结构与功能与上述实施例中一致，在此不再赘述。

通过本发明实施例提供的一种加热及冷却加热容器的方法，可以通过电磁感应线圈产生热量，传导至中空碳棒对加热容器中的熔体进行加热，加热更均匀；在加热结束后，可以使用气体管路向中空碳棒中注入气体来冷却中空碳棒，进而冷却加热容器中的熔体和加热容器，实现即可以加热又可以冷却。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。

Claims (10)

1.一种加热及冷却加热容器的装置，其特征在于，包括：

加热容器上方设置有至少一个提升机构；

所述提升机构夹持至少一个中空碳棒，将所述中空碳棒提升放入所述加热容器中；

与所述中空碳棒连接的至少一个电磁感应线圈通电产生热量，加热所述中空碳棒，所述中空碳棒导热至所述加热容器中；

至少一个气体管路从所述中空碳棒顶端伸入所述中空碳棒中，向所述中空碳棒中注入气体进行热交换降温，用于冷却所述加热容器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中空碳棒为中空圆柱形碳棒，顶部具有容纳所述气体管路伸入的开口，底部设有用于排出气体的开口。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述气体管路的直径小于或等于所述中空碳棒的内径。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中空碳棒的直径小于所述加热容器的内径。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中空碳棒的长度小于或等于所述加热容器的高度，且所述中空碳棒的长度大于或等于所述加热容器外壁上的缠绕的外部电磁感应线圈的高度。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热容器为坩埚或中间包。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述坩埚包括：铁坩埚、铸铁坩埚、石英坩埚、磁坩埚、刚玉坩埚、石墨坩埚、碳化硅坩埚、白金坩埚、金坩埚、镍坩埚和银坩埚中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体为惰性气体。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述气体的温度低于所述加热容器内熔体的温度。

10.一种加热及冷却加热容器的方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任意一项所述的加热及冷却加热容器装置，所述方法包括：

在进行加热时，加热容器上方设置有至少一个提升机构；

所述提升机构夹持至少一个中空碳棒，将所述中空碳棒提升放入所述加热容器中；

与所述中空碳棒连接的至少一个电磁感应线圈通电产生热量，加热所述中空碳棒，所述中空碳棒导热至所述加热容器中；

在加热结束后，至少一个气体管路从中空碳棒顶端伸入所述中空碳棒中，向所述中空碳棒中注入气体进行热交换降温，以使所述加热容器冷却。