CN117346528B - 一种用于精炼金属的抽真空及顶吹惰性气体感应电炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于精炼金属的抽真空及顶吹惰性气体感应电炉，包括炉体、炉盖，在炉体的炉口处设有加高的炉领和向一侧延伸的炉嘴，炉嘴内部预埋有出钢孔，炉嘴末端设有炉嘴盖，在炉领的上端面固接有金属法兰，炉盖压紧置于金属法兰上，炉盖包括金属壳体以及附着在金属壳体内侧的耐火材料层，金属壳体内部设有冷却腔，在冷却腔内布置有S形或环形抽气管道，抽气管道连通加热熔炼腔与抽真空系统连接，炉盖上设有与加热熔炼腔连通的吹惰性气体管道，以及测温孔、加料管和观察管。本发明可减小抽真空系统的功率参数，在低真空状态下达到高真空的精炼效果，炉盖内设置循环水冷却腔，可降低炉盖温度，提高了密封效果，并避免高温对附属设施的影响。

Description

一种用于精炼金属的抽真空及顶吹惰性气体感应电炉

技术领域

本发明涉及金属精炼用加热熔炼炉技术领域，具体涉及一种用于精炼金属的抽真空及顶吹惰性气体感应电炉。

背景技术

真空感应电炉是通过在真空环境下电磁感应产生涡电流，加热熔炼金属及合金，达到脱除氢、氧、氮的精炼效果。现有的真空感应电炉需要在整个炉体周围包覆一个容积很大的不锈钢真空罩，工作时密闭不锈钢真空罩抽真空，与真空容积相匹配的真空泵组等抽真空系统的功率参数也就需要很大，受不锈钢真空罩及附件的影响，炉体的结构、炉体的电路、冷却水路及密封件等设备安装运转复杂，从而导致现有的真空感应电炉炉体的容积无法做的很大，且设备投资大，运行成本高。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于精炼金属的抽真空及顶吹惰性气体感应电炉，通过长时间顶吹惰性气体不断稀释和抽吸炉内空气，能进一步降低加热熔炼腔内空气的含量，从而可以减小真空泵组吸气功率和附件，使加热熔炼腔内在低真空的情况下达到高真空的精炼效果，且加热熔炼腔内的低真空可以延长和稳定炉衬耐火材料的使用寿命，同时通过冷却机构降低整体炉盖温度和吸出气体温度，延长和稳定设备等附件的使用寿命。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种用于精炼金属的抽真空及顶吹惰性气体感应电炉，包括炉体、炉盖，所述炉体包括耐火材料炉衬，炉衬内部形成加热熔炼腔，炉衬外壁绕有感应线圈，在炉体的炉口处设有加高的炉领和向一侧延伸的炉嘴，所述炉嘴内部预埋有连通加热熔炼腔的出钢孔，且在炉嘴末端设有封盖出钢孔的炉嘴盖，在所述炉领的上端面固定连接有金属法兰，所述炉盖压紧置于所述金属法兰上，且在接触面设有耐高温密封件，所述炉盖包括金属壳体以及附着在金属壳体内侧的耐火材料层，所述金属壳体内部设有冷却腔，在金属壳体上设有连通冷却腔的进水管和出水管，在所述冷却腔内呈S型或环形布置有抽气管道，所述抽气管道的一端贯穿耐火材料层与加热熔炼腔连通，另一端贯穿金属壳体与抽真空系统连接，在所述炉盖上还贯穿设有吹惰性气体管道与加热熔炼腔连通，所述吹惰性气体管道与惰性气体供气源连接，且贯穿炉盖与加热熔炼腔连通的抽气管道的抽气孔和吹惰性气体管道的充气孔相互远离，在所述炉盖上还设有与加热熔炼腔连通的测温孔、加料管和观察管，所述测温孔设置有可升降的测温器及密封件，所述加料管的管口设置有密封阀，所述观察管的管口采用透明材料封闭。

进一步地，所述炉盖上设有贯穿炉盖与加热熔炼腔相连通的防爆安全阀。

进一步地，所述炉领和炉嘴均由耐火材料筑成。

进一步地，所述炉领包括设置在炉衬上方的炉领口以及环绕所述炉领口外围的炉领圈，且炉领口与炉嘴采用整体捣打成型，炉领圈对应炉嘴位置设有与炉嘴相匹配的豁口。

进一步地，所述炉领圈的上端面以及外围包覆有金属外壳，所述金属外壳通过螺栓与炉台紧固连接，且在接触面设有耐高温密封件，所述金属法兰通过螺栓与金属外壳紧固连接，且在接触面设有耐高温密封件。

进一步地，所述炉嘴的末端有金属固定法兰，金属固定法兰的上部预埋在炉嘴耐火材料内，剩余部分与炉嘴的外围钢板焊接，所述炉嘴盖与金属固定法兰紧固连接，且在接触面设有耐高温密封件。

进一步地，所述抽真空系统包括真空泵组以及设置在抽真空管路上的除尘设备。

进一步地，所述进水管设置在冷却腔的下部，所述出水管设置在冷却腔的上部，所述进水管、出水管通过管路与循环冷却水塔连接。

进一步地，所述炉盖连接有用于驱动炉盖的升降移动机构。

本发明的有益效果在于：

本发明通过炉盖密封感应电炉加热熔炼腔抽真空，比较过去在整个炉体周围包覆一个很大容积的不锈钢真空罩，所抽真空的空间容积更小，相应的真空泵组等抽真空系统的功率参数可以减小，实现节能降耗；

本发明通过在炉盖上增加吹惰性气体管道，通过长时间充入氩气等惰性气体，配合真空泵组管道抽气，可以稀释和排出炉内加热熔炼腔空气，同时利用氩气比重比空气大的特性，进一步使加热熔炼腔内金属表面避免受空气污染，使得在维持加热熔炼腔内低真空的情况下，达到高真空的精炼效果，低真空可以减小真空泵组吸气量功率，并且低真空可以延长和稳定炉衬等耐火材料的使用寿命，从而降低了能耗和使用成本；

本发明通过在炉盖内设置循环水冷却腔，可带走炉盖大量热量，降低炉盖温度，减少了高温对密封件的影响，提高了密封效果，同时，可对管道、防爆安全阀、测温孔、加料管和观察管等附件进行降温，减少了高温对管道、防爆安全阀、加料管密封阀和观察管玻璃窗等附件的影响，延长了使用寿命；

抽气管道S型或环形布置在冷却腔内，可对抽出的气体加速冷却，避免了高温气体对管道、除尘设备和真空泵组等的影响；

通过炉嘴、炉领口、炉领圈以及金属法兰的设置，优化了对加热熔炼腔的密封效果，也避免了向加热熔炼腔内加料时对炉领口耐火材料的损坏。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的炉体部分的结构示意图。

图3是本发明的炉嘴部分的结构示意图。

图4是本发明的炉盖部分的结构示意图。

图5是本发明炉盖内抽气管道和吹惰性气体管道的布置示意图。

图中：炉体1、炉衬1-1、感应线圈1-2、炉盖2、金属壳体2-1、耐火材料层2-2、进水管2-3、出水管2-4、炉领3、炉领口3-1、炉领圈3-2、金属外壳3-3、观察管4、加料管5、金属法兰6、炉台7、惰性气体供气源8、除尘设备9、真空泵组10、循环冷却水塔11、升降移动机构12、耐高温密封件13、炉嘴14、出钢孔15、金属固定法兰16、炉嘴盖17、抽气管道18、抽气口19、吹惰性气体管道20、充气口21、防爆安全阀22、测温器23。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”“外”“前端”、“后端”“两端”“一端”“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“设置有”“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图5所示，本实施例的一种用于精炼金属的抽真空及顶吹惰性气体感应电炉，包括炉体1、炉盖2，炉体1包括耐火材料炉衬1-1，炉衬1-1内部形成加热熔炼腔，炉衬1-1外壁绕有感应线圈1-2。在炉体1的炉口处设有加高的炉领3和向一侧延伸的炉嘴14，炉领3和炉嘴14均由耐火材料筑成。炉领3包括设置在炉衬1-1上方的炉领口3-1以及环绕所述炉领口3-1外围的炉领圈3-2，且炉领口3-1与炉嘴14采用整体捣打成型，炉领圈3-2对应炉嘴14位置设有与炉嘴14匹配的豁口。炉领圈3-2的上端面以及外围包覆有金属外壳3-3，所述金属外壳3-3通过螺栓与炉台7紧固连接，且在接触面设有耐高温密封件13，炉领3的上端面连接有金属法兰6，金属法兰6通过螺栓与金属外壳3-3紧固连接，且在接触面设有耐高温密封件13。所述炉嘴14内部设有连通加热熔炼腔的出钢孔15，出钢孔15可采用耐火材料管或金属管，预埋在炉嘴14耐火材料内，炉嘴14的末端有金属固定法兰16，金属固定法兰16的上部预埋在炉嘴14耐火材料内，剩余部分与炉嘴14的外围钢板焊接，炉嘴盖17通过螺栓与固定法兰16紧密连接，且在接触面设有耐高温密封件13。通过以上设置，实现了炉口处的密封，金属法兰6的设置不仅便于炉盖的密封安装，同时保护了炉口，避免了向加热熔炼腔内加料时碰撞损坏炉口的耐火材料。

炉盖2压紧置于所述金属法兰6上，且在接触面设有耐高温密封件13，炉盖2包括金属壳体2-1以及附着在金属壳体2-1内侧的耐火材料层2-2，金属壳体2-1内部设有冷却腔，在金属壳体2-1上设有连通冷却腔的进水管2-3和出水管2-4，进水管2-3设置在冷却腔的下部，出水管2-4设置在冷却腔的上部，进水管2-3、出水管2-4通过管路与循环冷却水塔11连接，冷却水不断送入炉盖2内的冷却腔，可以降低炉盖的温度，减少了高温对管道、防爆安全阀、加料管密封阀和观察管玻璃窗等设备附件的影响，延长了使用寿命。

在冷却腔内环形布置有抽气管道18，所述抽气管道18的一端贯穿耐火材料层2-2与加热熔炼腔连通，另一端贯穿金属壳体2-1与抽真空系统连接，在本实施例中，抽真空系统包括真空泵组10以及设置在抽真空管路上的除尘设备9。在所述炉盖2上设有吹惰性气体管道20贯穿耐火材料层2-2与加热熔炼腔连通，所述吹惰性气体管道20与惰性气体供气源8连接，且在贯穿炉盖2连通加热熔炼腔的抽气管道18的抽气孔19与吹惰性气体管道20的充气孔21相互远离。抽气管道18环形布置在冷却腔内，冷却水可以降低抽出气体的温度，避免了高温气体对管道及附件、真空泵组10和除尘设备9的影响。在炉盖上通过吹惰性气体管道20向加热熔炼腔内充入氩气等惰性气体，可以稀释和抽气排出加热熔炼腔内空气，同时利用氩气密度比空气大的特性，进一步覆盖加热熔炼腔内金属表面，隔绝空气，使得在维持加热熔炼腔内低真空的情况下，能达到高真空的精炼效果，降低了真空泵组等的功率，延长了炉衬等耐火材料的使用寿命，从而降低了能耗和使用成本。抽气口19和充气口21相互远离设置，利于加热熔炼腔充足惰性气体，减少抽气对充入的惰性气体的影响。

在炉盖2上还贯穿有测温孔、加料管5和观察管4，所述测温孔设置有可升降的测温器23及密封件，所述加料管5的管口设置有密封阀，所述观察管4的管口采用透明材料封闭。测温孔、加料管5和观察管4穿过炉盖2与加热熔炼腔连通，冷却水可对测温孔、加料管和观察管进行降温，减少了高温对测温孔密封件、加料管密封阀以及观察管玻璃窗的影响。

在炉盖2的金属壳体2-1内侧附着耐火材料层2-2，耐火材料层2-2可以延长水冷炉盖在高温环境下金属壳体的使用寿命，增加水冷炉盖的安全性。

在炉盖2的金属壳体2-1上设有贯穿冷却腔与加热熔炼腔连通的防爆安全阀22，当加热熔炼腔内发生高压情况时，防爆安全阀22可以对加热熔炼腔快速泄压，避免出现爆裂的安全风险。

为便于炉盖的压紧和移动，炉盖2连接有用于驱动炉盖2的升降移动机构12。

本实施例中的升降测温器、升降移动机构、除尘设备、真空泵组等均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术书册得知或通过常规实验方法获知。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于精炼金属的抽真空及顶吹惰性气体感应电炉，包括炉体（1）、炉盖（2），所述炉体（1）包括耐火材料炉衬（1-1），炉衬（1-1）内部形成加热熔炼腔，炉衬（1-1）外壁绕有感应线圈（1-2），其特征在于：在炉体（1）的炉口处设有加高的炉领（3）和向一侧延伸的炉嘴（14），所述炉领（3）和炉嘴（14）均由耐火材料筑成，所述炉领（3）包括设置在炉衬（1-1）上方的炉领口（3-1）以及环绕所述炉领口（3-1）外围的炉领圈（3-2），且炉领口（3-1）与炉嘴（14）采用整体捣打成型，炉领圈（3-2）对应炉嘴（14）位置设有与炉嘴（14）相匹配的豁口，所述炉领圈（3-2）的上端面以及外围包覆有金属外壳（3-3），所述金属外壳（3-3）通过螺栓与炉台（7）紧固连接，且在接触面设有耐高温密封件（13），所述炉嘴（14）内部预埋有连通加热熔炼腔的出钢孔（15），且在炉嘴（14）末端设有封盖出钢孔（15）的炉嘴盖（17），所述炉嘴（14）的末端有金属固定法兰（16），金属固定法兰（16）的上部预埋在炉嘴（14）耐火材料内，剩余部分与炉嘴（14）的外围钢板焊接，所述炉嘴盖（17）与金属固定法兰（16）紧固连接，且在接触面设有耐高温密封件（13），在所述炉领（3）的上端面固定连接有金属法兰（6），所述金属法兰（6）通过螺栓与金属外壳（3-3）紧固连接，且在接触面设有耐高温密封件（13），所述炉盖（2）压紧置于所述金属法兰（6）上，且在接触面设有耐高温密封件，所述炉盖（2）包括金属壳体（2-1）以及附着在金属壳体（2-1）内侧的耐火材料层（2-2），所述金属壳体（2-1）内部设有冷却腔，在金属壳体（2-1）上设有连通冷却腔的进水管（2-3）和出水管（2-4），在所述冷却腔内呈S型或环形布置有抽气管道（18），所述抽气管道（18）的一端贯穿耐火材料层（2-2）与加热熔炼腔连通，另一端贯穿金属壳体（2-1）与抽真空系统连接，在所述炉盖（2）上还贯穿设有吹惰性气体管道（20）与加热熔炼腔连通，所述吹惰性气体管道（20）与惰性气体供气源（8）连接，且贯穿炉盖（2）与加热熔炼腔连通的抽气管道（18）的抽气口（19）和吹惰性气体管道（20）的充气口（21）相互远离，在所述炉盖（2）上还设有与加热熔炼腔连通的测温孔、加料管（5）和观察管（4），所述测温孔设置有可升降的测温器（23）及密封件，所述加料管（5）的管口设置有密封阀，所述观察管（4）的管口采用透明材料封闭。

2.如权利要求1所述的一种用于精炼金属的抽真空及顶吹惰性气体感应电炉，其特征在于：所述炉盖（2）上设有贯穿炉盖（2）与加热熔炼腔相连通的防爆安全阀（22）。

3.如权利要求1所述的一种用于精炼金属的抽真空及顶吹惰性气体感应电炉，其特征在于：所述抽真空系统包括真空泵组（10）以及设置在抽真空管路上的除尘设备（9）。

4.如权利要求1所述的一种用于精炼金属的抽真空及顶吹惰性气体感应电炉，其特征在于：所述进水管（2-3）设置在冷却腔的下部，所述出水管（2-4）设置在冷却腔的上部，所述进水管（2-3）、出水管（2-4）通过管路与循环冷却水塔（11）连接。

5.如权利要求1所述的一种用于精炼金属的抽真空及顶吹惰性气体感应电炉，其特征在于：所述炉盖（2）连接有用于驱动炉盖（2）的升降移动机构（12）。