CN1087419A - 金属加热与熔炼方法和金属熔炼设备 - Google Patents

Abstract

装入加热与熔炼区的待熔炼金属材料依靠一组 感应线圈预热与熔炼，熔融金属经衔接部分送到升温 区贮存，并用一组感应线圈进一步加热到某一所需温 度。需要时，熔融金属可以靠打开出液孔从炉中取 出。不同种类的气体可以有选择地经入口引入设 备。开启出液孔，熔融金属可以连续地取出。熔炼作 业的氛围可以随意调整，因而可高效进行。镀锌钢片 中的锌可依靠在加热与熔炼区内放置冷却板而加以 分离和回收。

Description

本发明涉及一种金属加热与熔炼方法和一种金属熔炼设备，采用这种方法和设备可以连续地加热和熔炼诸如钢和铝这样的金属，然后为了提纯而从熔融金属中分离出各种杂质，以提供一种作为资源可重新使用的金属材料。

一般地说，在使用电力的一类金属熔炼炉里，难以（比如与冲天炉相对比）连续地熔炼金属，因而一直采用一种间歇式熔炼方法，其中待炼金属装进炉里，熔化并升温，然后把熔融金属排出炉外。于是，在向一种连续浇铸设备供应熔融金属时，总是需要运用许多熔炉。

近来，已经研制出一些使用电力的熔炉，能够象在冲天炉里一样连续地熔炼金属，而且一种设计成通过电磁感应加热来熔炼铸铁的高效连续熔炼设备目前已经付诸实施了。比如，未审查而公开的日本专利No.63223486和美国专利No.4，996，402中就公开了这种电磁感应加热熔炼设备。

不过，由于上述常规的电磁感应加热熔炼设备主要是设计成熔炼铸铁的，因此要用碳质放热材料，比如焦炭，来加热熔炼金属，使碳为熔融金属所吸收。于是，这些常规的设备历来不适于熔炼低碳铁金属，比如钢;而本发明是以低碳铁金属为目的的。

在镀锌钢质片材（此后称之为镀锌钢片）作为各种工业废料大量产生而在电磁感应炉中加以熔炼的情况下，锌会渗入耐火材料而缩短耐火材料的寿命。除此之外，锌的回收也是很困难的;尽管锌可以氧化物的形式用一种捕尘器加以捕集，其一部分还是会作为一种杂质出现在熔融金属中，从而造成几乎无法获得高纯度熔融铁的问题。于是，在镀锌钢片被用来获得熔融铸铁的情况下，就有许多场合采用会造成相当大的环境污染的冲天炉，而不用电炉。不过，采用这种方法难以回收锌，而满意的解决办法尚未取得。

因而，一些常规的电力熔炉基本上是间歇地排放熔融金属式的。至于上述连续式熔炼设备，在熔炼铸铁和铜以外的其他金属，比如钢和铝时，要使用碳作为放热材料，于是金属中就含有过量的碳，而且碳生成碳化物。所以，这样一种连续式熔炼设备并不适于熔炼这些金属。就钢来说，从近来大量应用的镀锌钢片中清除锌这一问题一直吸引着人们的注意。

考虑到先有技术中的上述一些问题，本发明的一项目的是，提供一种金属加热与熔炼方法，此方法能够连续地提供熔融金属，并且能够有效地处理镀锌钢片及其类似物，以达到回收目的。

另一项目的是，提供一种实现这一方法的熔炼设备。

实现本发明的上述第一项目的金属加热与熔炼方法包括以下步骤：

提供一种电磁感应加热式金属熔炼设备，此设备包括一个加热与熔炼区和一个同加热与熔炼区隔开，而在操作上与其相衔接的升温区。

用电磁感应加热办法予热并熔炼装填在加热与熔炼区里面的固态金属材料，以形成熔融金属;

从加热与熔炼区的炉体下部连续排放熔融金属;

在升温区内接纳排放的熔融金属，并用电磁感应加热办法进一步加热熔融金属，以提高熔融金属的温度;以及

从出液孔排放已升温的熔融金属。

采用这种方法，连续地向熔炉装填固态金属材料，金属材料就会受到有效的熔炼，并连续地自出液孔排出。为了用汽相淀积法回收在加热金属材料期间所产生的低沸点金属（比如锌）的蒸气，一种利用如冷却板所提供的温差的捕集装置可拆除地嵌入熔炉，它可以分离和回收低沸点金属作为一种有价值的物质。

可以通过升温区向加热与熔炼区送入氛围气体，这种气体很容易同固态金属材料中的各种杂质化合，并可以从熔融金属中分离和清除，从而清除加热与熔炼区和升温区二者之一或二者里面的各种杂质。这样做，可以提高熔融金属的纯度。比如，调整氛围气体，使具有氧化性能，易于氧化的一些杂质就被氧化后作为熔融渣而清除掉。

达到本发明的第二项目的金属熔炼设备包括：

加热与熔炼区，用于通过第一部电磁感应加热装置予热和熔炼装填在熔炉中的固态金属材料，以形成熔融金属;

用以从炉体的下部连续排放熔融金属的装置;

升温区，用于接纳排出的熔融金属，并用第二部电磁感应加热装置进一步加热熔融金属到某一较高温度;以及

用以自升温区的出液孔排放已加热到较高温度的熔融金属的装置。

现在说明本发明付诸实施时的一些优选实例。

（1）加热与熔炼区依靠电磁感应加热熔炼装填于其中的金属材料，因而在此部分的顶部设有一个进料口，而在加热与熔炼区的下部设有一个用于排放熔融金属的排放口（加热与熔炼区同升温区的衔接部分）。此设备的外围绕装着感应线圈。

（2）流动性不良的刚刚熔炼出的金属流经上述排放口，在具有某种氧化氛围气体的情况下，大量熔渣也流经此排放口。因而，此排放口具有较大的流通面积，而且气体也经过它自升温区流向加热与熔炼区。在某些情况下，在加热与熔炼区和升温区之间设有篦状构件。

（3）在由于加热金属材料（比如镀锌钢片）而产生低沸点金属（锌）蒸气的情况下，设有捕集这种蒸气的捕集装置。更具体地说，比如许多冷却板被可拆除地嵌入加热与熔炼区1内具有能使低沸点金属蒸发的温度的那一部位，而且沿径向配置在尽可能不中断由感应线圈所生成的磁力线的各个方向上。依靠这种配置，锌汽相淀积在这些冷却板上，适当的时候从加热与熔炼区撤出冷却板，锌就被分离并回收下来。另一例捕集装置具有一个金属蒸气捕集室，设在加热与熔炼区内，它包括一个金属蒸气捕集口、一个用于在捕集金属蒸气的低温部分和一个用于在捕集室内造成负压的抽吸口。抽吸口连接一部设置在炉外的诸如真空泵那样的抽吸装置。

（4）升温区进一步加热自加热与熔炼区流来的熔融金属，使之达到某一需要的温度。因而，加热与升温部分是一种具有适当容积的坩埚状装置，其上部连接加热与熔炼区，并具有出液孔，用于排放溢泄的熔融金属。在升温区外围绕装着感应线圈。

（5）在需要依靠氧化作用清除杂质的时候，加热与熔炼区，甚至包括其金属熔炼部分，被引入一种氧化氛围之中（使用空气或类似气体），而杂质被转变为熔渣。此后，升温区被引入一种CO、H₂之类的还原氛围之中。亦即，配置一部氛围气体供应装置，用于或者把氛围气体直接送入加热与熔炼区，或者经升温区送入加热与熔炼区，并且根据有待从待熔炼金属中清除掉的杂质种类，选定一种合适的氧化/还原气体，从这氛围气体供应装置送入。

（6）从升温区出液孔排出的熔融金属量相应于从加热与熔炼区向升温区提供的熔融金属量。不过，这种设备可以是间断排放式的，其中出液孔暂时关闭，在升温区内贮集熔融金属，必要时打开，以便排放所需数量的熔融金属。

（7）升温区配置在加热与熔炼区的下方。这两部分可以安排得或者是两部分的炉体彼此共轴线，或者是两部分的炉体轴线相互错开，以便有效地减少加热与熔炼区电磁感应和升温区电磁感应之间的干扰现象。这两部分用可使熔融金属和气体在其中流通的一段衔接部分相互连接起来。

（8）出液孔设置在升温区的下部或其侧壁上。出液孔可以是溢泄式的，当熔融金属贮集到某一予定量时，可使熔融金属溢出炉体。在此出液孔下面放置一只浇包，就可以很容易地经常接收熔融金属。可以配备一种间歇地排放熔融金属的装置，此装置能够有选择地把气体或一种耐火块推入升温区，以便从出液孔排放所需数量的熔融金属。可在距衔接部分一定间隔的升温区顶部设置一个可开启的窗孔，以便通过这一窗孔观察熔炉内部，并用于维护和检查。

（9）可以分别地在加热与熔炼区和升温区里面安置第一和第二温度测量装置，也可以安置对来自第一和第二温度测量装置的输出信号作出响应的温度控制装置，用于保持升温区内部温度高于加热与熔炼区内部温度。于是，升温区内部温度就可以自动地得到控制。通常，设定加热与熔炼区的温度接近于待熔炼金属材料的熔点，而设定升温区的温度充分地高于这一熔点，比如，在使用某种钢材作为待熔炼金属的情况下，加热与熔炼区的温度设定到大约1540℃，而升温区的温度设定到大约1700℃。

在上述熔炉结构中，包括钢、铝、铜和铸铁在内的几乎所有的金属（包括合金）都能够有效而连续地加以熔炼。

如上所述，在根据本发明的金属加热与熔炼方法和金属熔炼设备中，装填在加热与熔炼区里面的金属材料用第一部感应加热线圈的感应能量加热，最终得到熔炼。熔融金属再进入用第二部感应加热线圈的感应能量进一步加热到所需温度的升温区。这样，就获得了具有在随后阶段进行浇铸所需要的某一温度的熔融金属。在常规的电磁感应加热中用作放热介质的碳（比如焦炭），在本发明中不用，而是待熔炼金属本身构成一种放热介质，因而熔融金属中的碳并不增加。此外，为了从金属材料中清除杂质，熔炉中的氛围可以是一种能够容易地同杂质反应的气体氛围，而杂质能够以熔渣形式或气化形式加以清除或减少。气体氛围可以是某种氧化氛围、某种还原氛围，或者某种中性氛围（惰性气体）。

图1是本发明中连续式金属熔炼设备的一项优先实施例的重要部分的垂直剖面视图;

图2是本发明中经过改型的连续式熔炼设备的垂直剖面视图;

图3a至3c是另一经过改型的连续式熔炼设备的垂直剖面视图，此设备具有用于分离和回收诸如锌那样的低沸点金属的装置，设置在加热与熔炼区里面;

图4是本发明中经过进一步改型的连续式熔炼设备重要部分的垂直剖面视图;

图5是本发明中经过进一步改型的连续式熔炼设备重要部分的垂直剖面视图;

图6是加热与熔炼段重要部分的垂直剖面视图，此段具有经过改型的、用于分离和回收诸如锌那样的低沸点金属的装置;

图7是加热与熔炼区重要部分的垂直剖面视图，此区具有另一经过改型的、用于分离和回收诸如锌那样的低沸点金属的装置;以及

图8是能够分离和回收低沸点金属的冷却板的一项实例的剖面视图;

图9是构成本发明中金属熔炼设备的加热与熔炼部分的剖面视图。

现在参照附图说明本发明的各项优先实施例。

实施例1

图1是设备的重要部分的剖面视图，用以说明根据本发明的金属加热与熔炼方法和设备。一组构成第一部电磁感应加热装置的感应线圈1a缠绕在加热与熔炼区1的外围。升温区2接纳熔融金属，并予以加热。一组构成第二部电磁感应加热装置的感应线圈2a缠绕在升温区2的外围。衔接部分3连接加热与熔炼区1和升温区2，并将熔融金属从加热与熔炼区1传送至升温区2，还将气体从升温区2传送至加热与熔炼区1，参照编号4指明出液孔，参照编号5指明气体入口，参照编号指明待熔炼材料，而参照编号7指明熔融金属。

现在说明此设备的结构和操作。在从AC电源（未示出）向围绕加热与熔炼区1的感应线圈1a供应电力之后，待熔炼材料6经由电磁感应加热作用而加热熔化，通过衔接部分3，并作为熔融金属7而贮存在升温区2之中。熔融金属7由感应线图2a进一步加热到所需温度。于是，由加热与熔炼区1供给的熔融金属7得以加热，并增加数量，连续地从出液孔4排放出去。出液孔4可以暂时关闭以贮存熔融金属7于设备之中，必要时排放。

在这种设备中，加热与熔炼区1和升温区2彼此是有侧向偏移的，因而两组线圈1a和2a彼此不是共轴地设置的。由于此种排列，两组线圈1a和2a的电磁感应不会互相干扰，从而实现高效电磁感应加热。

实施例2

图2是例1原型的改进方案中重要部分的剖面视图，图2中，参照编号1b和2b指明用以向炉中供入氛围气体的氛围控制装置，参照编号2d指明可开、关的窗孔，参照编号1c和2c指明温度测量装置，参照编号1e和2e指明用于电磁感应加热的电源，而参照编号12指明温度控制装置。

氛围控制装置1b按照待熔炼材料6的种类而同加热与熔炼区1相关联。比如，氛围控制装置1b可以供给氧化气体来氧化待熔炼材料6中的杂质，以形成可从熔融金属中分离并清除的熔渣。

氛围控制装置2b包括一部同升温区2相关联的氛围气体送入装置，经过升温区2将氛围气体送入加热与熔炼区1。从这种氛围气体送入装置2b送入的气体实例包括空气那样的氧化气体、CO和H₂那样的还原气体和N₂那样的中性气体（惰性气体）。

取决于待熔炼材料6的种类，氛围控制装置1b可以送入氧化气体，以便在加热与熔炼区1内实现氧化处理，另一方面，氛围控制装置2b却送入还原气体，以便在升温区2内实现还原处理。

温度测量装置1c测量加热与熔炼区1内的温度，而温度测量装置2c测量升温区2内的温度。温度控制装置12响应温度测量装置1c和2c的输出信号，以控制用于电磁感应加热的电源1e和2e，其方式是使得升温区2内的温度高于加热与熔炼区1内的温度。

可开、关的窗孔2d设置在升温区2的顶部，与衔接部分3间隔开。通过这一窗孔2d，可以观察熔炉内部，并维护和检查熔炉。

实施例3

在常规的感应熔炼设备中，在熔炼步骤的初始阶段，某种材料是靠加热该材料而熔化的，在其中间阶段之内和以后，熔融金属贮存在经受加热的坩埚之中，而其他存留在坩埚中的固态材料是靠炽热的熔融金属来加热和熔化的。于是，在先有技术的感应熔炼设备中，不可能连续地向坩埚装料和连续地从坩埚排放熔融金属。

体现本发明的一种感应熔炼设备使得有可能连续地熔炼某种材料而不使用焦炭，而在美国专利No.4，996，402的设备中，连续熔炼的实现要使用焦炭。如果某项实验设备，构成体现本发明的感应熔炼设备的加热与熔炼区，能够靠加热某种连续送进该实验设备的固态材料而从那里连续排放熔融金属，就将证实本发明中感应溶炼设备的可用性，因为加热熔融金属以提高其温度至某一予定的必需温度是可以靠采用某一常规技术来实现的。

因此，利用示于图9的设备，该设备相当于本发明中电磁感应加热设备的加热与熔炼区（1），曾经进行过铸铁、铜、钢和镀锌钢片各自的连续熔炼。在这种连续熔炼中，熔融金属是利用装在炉底的挡圈（1d）在稍高于每种金属的熔点的温度下排放出去的（这种排放状况有别于未审查而公开的日本专利No.2-225630等的排放，其中待排放熔融金属受到控制，具有某一予定的需要温度，而不是刚刚超过熔点的温度），与此同时，用氧乙炔火焰加热熔融液排放口，以保持溶融液排放口的温度在某一适当的数值上，用来防止正在排放的熔融金属在溶融液排放口附近重新凝固。当然，在示于图1的商用设备中，熔融金属可以自加热与熔炼区（1）连续排放而不用进行这种温度维持作业，因为装在此种商用设备中加热与熔炼区（1）内的熔融液排放口可以由本发明中电磁感应设备的升温区（2）予以加热，还因为通过此排放口排放的是很大量的熔融金属。表1中表明大约30分钟内的熔炼作业状况，是利用示于图9的设备获得的，频率为9.6千赫，同时保持35KW的不变输出，还同时连续送进某种材料以补偿经过熔炼而排放出去的材料。

表1

材料	排放熔融液温度	熔炼速度	熔炼状态
				铸铁碎块	约1300℃	约70公斤／小时	出现流化溶渣
铜线	约1200℃	约120公斤／小时	出现流化溶渣
				钢片	约1600℃	约50公斤／小时	出现流化溶渣
镀锌钢片	约1600℃	约40公斤／小时	出现大量白烟
				铝片	约700℃	约70公斤／小时	熔炼完成后遗存氧化物

在示于表1中的各项熔炼作业之后，就可获得各种熔融金属的铸锭。因此，利用本发明的技术连续熔炼材料是可能的，从而本发明的可实行性得以证实。

其次，由于在这些实验中的各种熔融金属的温度相对地较低，熔融金属都浇铸成铸锭了。然而，依靠控制设置在加热与熔炼区下方的升温区中熔融金属的温度，当然有可能直接把熔融金属铸成产品。顺便说一下，在熔炼各种铁金属的情况下，有可能清除诸如P等混杂在材料中的易于氧化的各种杂质，因为易于氧化的各种杂质会变成随后转入熔渣的氧化物;结果是这些金属的纯度得以提高。另一方面，熔融铸铁材料等的碳含量，由于其中的氧化现象，也减少了。为了防止碳含量的减少，可以添加适当数量的碳，如焦炭，这种添加的碳会通过直接渗透而增加熔融液中的碳含量，并接触氧化物从而生成可在炉中造成一种还原氛围的CO气体。

尽管出现了白烟（氧化锌蒸气），也能够实现镀锌钢片的熔炼;不过，当镀锌钢片的熔炼在较长时期内完成时，对构成熔炉内壁的耐火材料会产生什么影响，这一点还是不明白的。由于少量白烟也自熔融钢液中出现，看来有必要在加热镀锌钢片的过程中确实地清除掉锌。

在熔炼铝的情况下，与铁、铜等的情况不同，由于铝的氧化物熔点高，致使其很难作为流化熔渣加以驱除，还由于很难轻易地还原氧化铝，所以最好是引入某种象Ar之类惰性气体或氮气到熔炉中去，以防止铝的氧化现象。

实施例4

图3表明一项设备实例，该设备能够自待熔炼材料6中容易地分离和回收作为一种宝贵材料的低沸点金属。

图3a是加热与熔炼区1的重要部分的剖面视图，为了说明方便，升温区2略去，而图3b是加热与熔炼区1的平面视图，图3c示意地表明冷却板和冷却介质循环装置，冷却板充作金属蒸气捕集装置，嵌入加热与熔炼区1，用来靠汽相淀积作用回收低沸点金属的蒸气。在这些图中，参照编号8指明冷却板，参照编号9指明在冷却板8上面汽相淀积下来的（因而被回收）低沸点金属，参照编号10指明冷却板8中用以循环某种冷却介质（比如水）的冷却介质循环通道，而参照编号11指明冷却介质循环装置。

如图中所示，许多冷却板8可卸除地嵌入加热与熔炼区1内具有能使低沸点金属蒸发的温度的那一区域之中，并且沿径向布置在尽可能不干扰由感应线圈1a所生成的磁力线的那些方向上。当待熔炼材料6是象镀锌钢片那样的一种一旦加热就会产生低沸点金属（锌）蒸气的材料时，这种设备是很有利的。

现在更详细地说明这种设备的结构和操作。当电力自某一AC电源（未示出）供给感应线圈1a用以实现予热与熔炼作业时，待熔炼材料6，比如镀锌钢片，靠电磁感应加热作用加热。随后，当温度升高超过这种低沸点金属（比如锌）的沸点时，低沸点金属则蒸发成为金属蒸气。如果存在某一物体，具有的温度低于这一沸点，该蒸气则又汽相淀积在这一物体的表面上。所以，当冷却板8置放在出现金属蒸气的那一区域中时，低沸点金属就汽相淀积在冷却板8的表面上。当汽相淀积下来的金属9的数量达到某一予定的水平时，就从炉中撤出冷却板8，而汽相淀积下来的金属9就被从冷却板8上面清除或剥除下来，由此回收比如锌那样的低沸点金属。

换句话说，在加热与熔炼区1内，金属（锌）汽相淀积在充作捕集装置的冷却板8上，随后从炉中撤出冷却板8，汽相淀积下来的金属（锌）比如用刮除办法从冷却板8上分离下来，以致低沸点金属可以轻易地得到回收。冷却介质循环装置11可以包括一个泵机构，用以在冷却板8之中循环水（冷却介质）。

实施例5

图4是一种熔炼设备的剖面视图，此设备中加热与熔炼区1和升温区2基本上是彼此共轴地连接在一起的。篦板13装在加热与熔炼区1和升温区2之间的衔接部分处。在加热与熔炼区1中熔化的金属从加热与熔炼区1流出，穿过篦板13流进配置在加热与熔炼区1下面的升温区2。熔融金属7进一步受热并升高温度，从出液孔4回收。在这种设备中，由于加热与熔炼区1和升温区2基本上是彼此共轴地连接在一起的，在感应线圈1a和2a之间就存在着磁性干扰问题;这种设备在热效率方面不如例1和2中的设备，但具有一项优点，即熔炉结构简单，尺寸可以相对紧凑。

实施例6

图5是一种具有改形升温区2的熔炼设备的剖面视图。在图5中，参照编号14指明一个也充作维护-检查窗孔插塞的熔融金属插塞;参照编号15指明溢泄式出液孔，当升温区2内的熔融金属贮存至某一予定量时，熔融金属经过这一出液孔溢出升温区2的炉体;而参照编号16指明一只用以接纳此熔融金属的浇包。

尽管在此例和一些其他实例中并未说明另一种排放熔融金属的方法，但在必要时，比如说，可以通过向升温区2外加加压气体的办法，或者通过向贮存在升温区2内的熔融金属中加入耐火块的办法，将必需量的熔融金属排放出去。

实施例7

图6是一种具有改形加热与熔炼区的熔炼设备的剖面视图。在图6中，参照编号1指明由耐火材料制成的加热与熔炼区，参照编号1a指明一组缠绕在加热与熔炼区1外围上面的感应线圈，参照编号6指明一种待熔炼的固态金属材料，参照编号17指明用于回收低沸点金属的蒸气的金属蒸气捕集室，参照编号17a指明限定捕集室17的外壳，参照编号17b指明用于把金属蒸气吸入捕集室的蒸气捕集孔口，参照编号17c指明一根连接真空泵（未示出）的抽气管以便在捕集室内造成负压，参照编号9指明捕集室内低温部分上所捕获到的汽相淀积下来的金属，而参照编号18指明装填在熔炉底部的砂子（实际熔炼炉中并不使用）。

金属蒸气捕集室17的配置方式是：设在此捕集室17的一个端部外围上的各蒸气捕集孔口17b安置在炉内的高温部分里，与此相反，捕集室17的另一端部设置在能够回收金属蒸气的低温部分里。炉内低沸点金属的蒸气通过蒸气捕集孔口17b吸入捕集室17，并且汽相淀积在（因而回收于）捕集室17内低温区域的内壁表面上。

金属蒸气捕集室17的外壳17a是由诸如氧化铝和二氧化硅之类耐火材料制成的。

下面要提到一项实例，其中在这种熔炼设备内从镀锌钢片（待熔炼固态金属的试样）回收锌。这项实验是采用小规模试验设备进行的，为的是证实锌回收作用的原理。因此，在炉子底部装填了砂子18，其实在熔炼镀锌钢片时并不采用。

在采用锌屑作试样时，如下所述，锌可以在捕集室17中加以回收。在实际的连续熔炼作业中，锌蒸气捕集室17设置在炉中某一予定的位置上，致使锌蒸气能保持在最适于回收的某一温度上，从而锌可以有效地加以回收。

在实际的金属熔炼炉中，不使用砂子18;锌屑装入炉中，直至炉底;锌屑中含有的钢熔化后使之从出口流入升温区（未示出），在那里熔融金属进一步受热并升高温度;而随后自出液孔回收熔融金属。不过，为了说明上述的锌回收原理，在试验中于炉子底部装填砂子，同时将少量锌屑装入炉子，并加热到锌完全蒸发的温度。

（1）加热与熔炼区1的结构

感应线圈形状：内径：380毫米;

高度：380毫米

予热与熔炼炉的内径：280毫米

频率：9600赫

（2）金属蒸气捕集室17的结构

耐火外壳17a长160毫米，内径40毫米，在邻近外壳17a下端的那一部分上形成四个直径大约10毫米的通孔或孔口，外壳17a的上端连接一根排气管17c。

（3）使用的材料

镀锌钢片冲压屑料（0.3毫米厚）（镀锌量：18克/平方米）。

（4）试验方法与结果

如图6所示，砂子装填在加热与熔炼区1的下半部，随后大约20公斤的屑料6装入加热与熔炼区1，布置在砂子的上面。采用3～19千瓦的输出，靠近捕集室17底部的区域的温度保持在大约900℃，而加热与熔炼区1内屑料层表面的温度保持在100～200℃;捕集室17以3升/分的速率抽空。这一条件维持10分钟，结果是大约5克锌汽相淀积在（因而是回收于）捕集室17内壁的上部。

实施例8

图7是一种具有改型的金属蒸气捕集装置的加热与熔炼区的剖面视图。在图7中，参照编号6指明某种待熔炼的固态金属材料，参照编号8指明用于回收低沸点金属的蒸气的冷却铜板，参照编号8c指明用于冷却冷却板8的一根水冷管，参照编号9指明冷却板8所捕获的汽相淀积下来的金属，而参照编号18指明装填在炉子底部的砂子（在实际的熔炼炉中不用）。

采用镀锌钢片屑料作为试样，以与例6所述同样的方式进行过回收锌的基础性试验，并且获得了类似的结果。在这种情况下，冷却板8是由铜制成的，而当铜的温度超过500℃时，冷却板8显著地受到锌的腐蚀。因而，实际应用时，需要使冷却水8a直接流经冷却板8的内部以冷却该板，如图8中所示。当冷却板8自熔炉1撤出时，沉积在板8上的锌可能从板8上剥落下来。于是，在冷却板8上制作翼片8b以防止沉积的锌从冷却板8上剥落下来是很有效的。

（1）加热与熔炼区1的结构

与上述图6中的例6一样。

（2）冷却板8

冷却板8宽180毫米、长150毫米，厚5毫米，铜制冷却板8在其一端用水冷却。

（3）使用的材料

与上述例6一样。

（4）试验方法与结果

如图7中所示，砂子18装填在加热与熔炼区1的下半部，然后大约20公斤的屑料6装入加热与熔炼区1，布置在砂子上面。采用3～15千瓦的电力，靠近铜制冷却板8下端部分的那一区域的温度保持在大约900℃，而加热与熔炼区1内屑料层表面的温度保持在100～200℃。这一状态维持10分钟，结果是大约2克锌被汽相淀积在与冷却板8下端隔开大约50毫米的冷却板8的那一部分上，从而得以回收。

在本发明中，如上所述，本发明的各项目的均已达到。换句话说，金属，比如以屑料形式，可以用感应加热方法有效地加以连续熔炼，并可重新使用。其次，关于此前一直难以重新使用的镀锌钢片，在用分离方法回收锌的同时，优质钢料可以很便利地再生出来。

Claims (18)

1、一种金属加热与熔炼方法，包括以下步骤：

提供一种电磁感应加热式金属熔炼设备，此设备包括一个加热与熔炼区和一个同加热与熔炼区间隔开而在操作上与之相衔接的升温区；

用电磁感应加热办法予热并熔炼装填在所述加热与熔炼区里面的某种固态金属材料以提供熔融金属；

自所述加热与熔炼区炉体下部连续排放所述熔融金属；

在所述升温区内接纳所述排出的熔融金属，并用电磁感应加热办法进一步加热所述熔融金属以提高所述熔融金属的温度；以及

自出液孔排放温度已升高的所述熔融金属。

2、一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，采用汽相淀积办法、利用某种温差来回收作为加热所述固态金属材料的结果而产生的低沸点金属蒸气的捕集装置被嵌入上述加热与熔炼区，以分离并回收所述低沸点金属。

3、一种如权利要求1所述的方法，还包括把易于同所述固态金属材料中各种杂质相化合、并可从所述熔融金属中分离和清除的氛围气体通过上述升温区送入上述加热与熔炼区的步骤，由此清除上述加热与熔炼区和上述升温区二者或二者之一里面的各种杂质。

4、一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，上述予热与熔炼所述固态金属材料的步骤包括以下步骤：供给氧化气体到上述加热与熔炼区中，并在氧化气氛中熔炼所述固态金属材料;而在上述升温区内进一步加热所述熔融金属这一步骤包括以下步骤：供给还原气体到上述升温区中，并在还原气氛中加热所述熔融金属，以升高所述熔融金属的温度。

5、金属熔炼设备，包括：

用于靠第一部电磁感应加热装置予热与熔炼装填在熔炉中的某种固态金属材料以提供熔融金属的加热与熔炼区;

用于从熔炉下部连续排放所述熔融金属的装置;

用于接纳所述排出的熔融金属、并用于靠第二部电磁感应加热装置进一步加热所述熔融金属到某一较高温度的升温区;以及

用于从所述升温区的出液孔排放已加热到较高温度的所述熔融金属的装置。

6、如权利要求5所述的设备，其特征在于，采用汽相淀积办法、按照温度差异回收作为加热所述固态金属材料的结果而产生的低沸点金属的蒸气的捕集装置安装在所述加热与熔炼区的炉内，以便从熔炉分离和回收所述低沸点金属。

7、如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述捕集装置包括一金属蒸气捕集室，它包括金属蒸气捕集孔口、用于捕获金属蒸气的低温部分和用于在所述捕集室内部造成负压的抽吸孔口。

8、如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述捕集装置包括许多沿径向布置、从所述加热与熔炼区的顶部可卸除地嵌入到炉中的冷却板。

9、如权利要求8所述的设备，其特征在于，在所述冷却板的外围制作有翼片，自该外围沿着与所述冷却板从炉中撤出方向相垂直的方向突出，由此防止汽相淀积在冷却板外围上面的金属从所述外围剥落下来。

10、如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述升温区配置在所述加热与熔炼区下面，而所述升温区的炉体具有装于其下部或其侧壁的出液孔。

11、如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述升温区配置在所述加热与熔炼区的下面，所述加热与熔炼区和升温区两座炉体的轴线彼此偏移一定的距离，以致所述加热与熔炼区上的电磁感应和所述升温区上的电磁感应之间的干扰有效地减少了。

12、如权利要求5所述的设备，其特征在于，装有用于间歇地排放熔融金属的装置，该装置可以暂时关闭所述升温区的出液孔，以贮存熔融金属于所述升温区之中，并且可以有选择地开启所述出液孔，以排放需要数量的熔融金属。

13、如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述加热与熔炼区和所述升温区用一衔接部分相互连接起来，此部分允许熔融金属和气体穿行而过。

14、如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述加热与熔炼区和所述升温区一般地是沿垂直方向彼此对准的，而且在所述加热与熔炼区和所述升温区之间装有篦板。

15、如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述升温区具有溢泄式出液孔，当所述炉体内熔融金属贮存到某一予定量时，熔融金属通过此孔溢出所述升温区的炉体。

16、如权利要求5所述的设备，其特征在于，装有用于间歇地排放熔融金属的装置，该装置可以有选择地施加气体或耐火块进入贮存在所述升温区里面的熔融金属，以便自出液孔排放需要数量的熔融金属。

17、如权利要求5所述的设备，其特征在于，装有用于把氛围气体或者直接送入所述加热与熔炼区、或者经过所述升温区送入所述加热与熔炼区的氛围气体供给装置。

18、如权利要求5所述的设备，还包括分别装在所述加热与熔炼区和所述升温区的第一和第二温度测量装置，以及响应于出自所述第一和第二温度测量装置的输出信号的温度控制装置，以便用于保持所述升温区内的温度高于所述加热与熔炼区内的温度。

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