CN203432310U - 感应加热金属熔炼炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种感应加热金属熔炼炉，由炉体、感应加热装置和电磁力搅拌装置组成，电磁力搅拌装置由调幅磁场发生装置及感应线圈连接组成，电磁力搅拌装置向炉体内熔化的金属施加调幅磁场，熔化的金属液在调幅磁场产生的周期性电磁力作用下产生强制流动，实现对熔化的金属进行电磁力搅拌，使感应加热装置输出的热能迅速向炉体内的固态金属物料中心传输。本实用新型集成外加调幅磁场的搅拌功能，通过增设高频调幅磁场发生装置，向熔炼炉内的金属施加周期性调幅磁场，在感应加热装置作用于固态金属物料加热熔化金属的同时，在液态金属内部产生周期性变化的电磁力，推动液态金属产生流动，搅拌液态金属，从而提高热传输的效率，使熔炼时间缩短。

Description

感应加热金属熔炼炉

技术领域

本实用新型涉及一种金属熔炼设备，特别是涉及一种感应熔炼炉，应用于冶金工业和金属材料加工等技术领域。

背景技术

感应熔炼炉是一种利用物料的感应电热效应而使物料加热并熔化的电炉。感应熔炼炉的主要部件有感应器、炉体、电源、电容和控制系统等。感应熔炼炉是根据电磁感应和楞次定律的基本原理设计制造的。基本原理为：当交变电流通过感应线圈时，感应线圈内便产生交变的磁通量，使置于感应线圈内的金属物料受到电磁感应而产生感应电流。感应电流在金属物料内部产生焦耳热，使金属加热熔化。增加交流电频率时，感应电流频率则相应提高，产生的热量增多。随着生产节奏的日益加快，感应熔炼炉逐渐向更高频率发展。由趋肤效应可知，导体中的交变电流在趋近导体表面处电流密度增大。由于自感电动势随着频率的提高而增加，趋肤效应亦随着频率提高而更为显著。所以使用高频感应熔炼炉熔炼固态金属物料时，总是从固态金属表面开始加热熔化，热量通过热传导至金属物料内部。而单纯的热传导效率并不搞，这使得熔炼过程效率不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种感应加热金属熔炼炉，集成外加调幅磁场的搅拌功能，通过增设高频调幅磁场发生装置，向熔炼炉内的金属施加周期性调幅磁场，在感应加热装置作用于固态金属物料加热熔化金属的同时，在液态金属内部产生周期性变化的电磁力，推动液态金属产生流动，起到搅拌液态金属的效果，从而提高热传输的效率，使熔炼时间缩短。

为达到上述发明创造目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种感应加热金属熔炼炉，主要由炉体和感应加热装置组成，炉体由炉盖、炉底、耐火材料炉衬和炉壁组成，感应加热装置由电磁感应器及其配套感应线圈导电连接组成，感应线圈围绕在耐火材料炉衬外部设置，将感应线圈包裹在炉壁和耐火材料炉衬之间，感应加热装置使炉体内的金属物料受到电磁感应产生焦耳热能而发生熔化，在耐火材料炉衬外部还设有电磁力搅拌装置，电磁力搅拌装置由调幅磁场发生装置及其配套辅助感应线圈导电连接组成，电磁力搅拌装置向炉体内熔化的金属液施加调幅磁场，产生的调幅磁场波形为正弦波、三角波、锯齿波、梯形波、方波或者上述一种或多种波形的叠加，熔化的金属液在调幅磁场产生的周期性电磁力作用下产生强制流动，实现对熔化的金属液进行电磁力搅拌，使感应加热装置输出的热能迅速向炉体内的固态金属物料中心传输。

作为本实用新型技术方案的改进，电磁力搅拌装置的辅助感应线圈和感应加热装置的感应线圈共用，即在耐火材料炉衬外部仅设置感应线圈，电磁感应器和调幅磁场发生装置同时与感应线圈导电连接。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，电磁感应器和调幅磁场发生装置集成在一起，形成分频复合使用或分时复合使用的交变调幅磁场发生装置，交变调幅磁场发生装置与感应线圈导电连接。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下实质性特点和优点：

将待熔炼的固态金属原料置于本实用新型感应加热金属熔炼炉内，开启启动电磁感应器和调幅磁场发生装置，炉内固态金属从外部逐渐被加热、熔化，熔化的金属液在调幅磁场产生的周期性电磁力的作用产生流动，起到搅拌金属液的效果，热量迅速向固态金属内部传输，直至全部变为高温液态金属，达到熔炼金属，均匀成分和温度的目的。相比于传统的感应熔炼炉，本实用新型感应加热金属熔炼炉利用调幅磁场产生的周期性电磁力搅拌液态金属，在传统感应加热炉的基础上复合搅拌功能，进一步提高传热效率，从而提高熔炼效率，且无需对现有感应熔炼炉做较大改造，成本低廉。

附图说明

图1是本实用新型实施例一感应加热金属熔炼炉连接示意图。

图2是本实用新型实施例二感应加热金属熔炼炉连接示意图。

图3是本实用新型实施例三感应加热金属熔炼炉连接示意图。

具体实施方式

本实用新型的优选实施例结合附图说明如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图1，一种感应加热金属熔炼炉，主要由炉体和感应加热装置组成，炉体由炉盖3、炉底4、耐火材料炉衬5和炉壁6组成，感应加热装置由电磁感应器1及其配套感应线圈2导电连接组成，感应线圈2围绕在耐火材料炉衬5外部设置，将感应线圈2包裹在炉壁6和耐火材料炉衬5之间，感应加热装置使炉体内的金属物料受到电磁感应产生焦耳热能而发生熔化，在耐火材料炉衬5外部还设有电磁力搅拌装置，电磁力搅拌装置由调幅磁场发生装置7及其配套辅助感应线圈8导电连接组成，电磁力搅拌装置向炉体内熔化的金属液施加调幅磁场，熔化的金属液在调幅磁场产生的周期性电磁力作用下产生强制流动，实现对熔化的金属液进行电磁力搅拌，使感应加热装置输出的热能迅速向炉体内的固态金属物料中心传输。

在本实施例中，参见图1，本实施实例采用调幅磁场发生装置7产生正弦调幅波，作用于辅助感应线圈8，能够产生正弦波调幅磁场。待熔炼的固态金属为铜锭。具体实施步骤如下：打开炉盖3，将铜锭放入炉内，然后盖好炉盖3，启动电磁感应器1和调幅磁场发生装置7，铜锭在磁场的作用下从外部开始加热并熔化，熔化后的液态铜在调幅磁场产生的周期性电磁力的作用下周期性的流动，起到搅拌的效果，加快传热过程，直至铜锭完全熔化，成分、温度调节均匀，熔炼完成。

本实施例的调幅磁场产生周期性电磁力使液态金属周期性波动的原理如下：

调幅磁场是在连续的恒幅电磁场上施加幅值随时间变化的磁场。由洛伦兹定律可知，液态金属在磁场下会受到洛伦兹力。从Maxwell方程出发，可推倒并计算出调幅交变磁场作用下，金属液中电磁力密度在半径方向上分布及随时间变化情况。在调幅磁场情况下，电磁力频率均比原输入电磁场载波频率的两倍变化，平均电磁力的变化规律与输入磁场的幅值频率变化相同。所以，调幅磁场发生装置7通过产生幅值规律性变化的调幅磁场，对金属液施加规律性的电磁力，起到搅拌金属液的效果。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，参见图2，电磁力搅拌装置的辅助感应线圈8和感应加热装置的感应线圈2共用，即在耐火材料炉衬5外部仅设置感应线圈2，电磁感应器1和调幅磁场发生装置7同时与感应线圈2导电连接，共用线圈使本实施例系统更加紧凑，只需要对现有感应熔炼炉做较少改造，成本低廉。

实施例三：

本实施例与实施例二基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，参见图3，电磁感应器1和调幅磁场发生装置7集成在一起，形成分频复合使用的交变调幅磁场发生装置9，交变调幅磁场发生装置9与感应线圈2导电连接。交变调幅磁场发生装置9可产生幅值随时间变化的调幅磁场，相当于在一高频磁场上附加一频率较低的周期性调幅波，实现在载波上附加调制波，实现电磁感应器1和调幅磁场发生装置7集成，使系统更加紧凑，进一步减少了工程改造的成本。

上面结合附图对本实用新型实施例进行了说明，但本实用新型不限于上述实施例，还可以根据本实用新型的实用新型创造的目的做出多种变化，凡依据本实用新型技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合用于本实用新型感应加热金属熔炼炉的结构和构造原理，都属于本实用新型的保护范围。 

Claims (3)

1.一种感应加热金属熔炼炉，主要由炉体和感应加热装置组成，所述炉体由炉盖（3）、炉底（4）、耐火材料炉衬（5）和炉壁（6）组成，所述感应加热装置由电磁感应器（1）及其配套感应线圈（2）导电连接组成，所述感应线圈（2）围绕在所述耐火材料炉衬（5）外部设置，将所述感应线圈（2）包裹在所述炉壁（6）和所述耐火材料炉衬（5）之间，所述感应加热装置使炉体内的金属物料受到电磁感应产生焦耳热能而发生熔化，其特征在于：在所述耐火材料炉衬（5）外部还设有电磁力搅拌装置，所述电磁力搅拌装置由调幅磁场发生装置（7）及其配套辅助感应线圈（8）导电连接组成，所述电磁力搅拌装置向炉体内熔化的金属液施加调幅磁场，熔化的金属液在调幅磁场产生的周期性电磁力作用下产生强制流动，实现对熔化的金属液进行电磁力搅拌，使所述感应加热装置输出的热能迅速向炉体内的固态金属物料中心传输。

2.根据权利要求1所述的感应加热金属熔炼炉，其特征在于：所述电磁力搅拌装置的辅助感应线圈（8）和所述感应加热装置的感应线圈（2）共用，即在所述耐火材料炉衬（5）外部仅设置感应线圈（2），所述电磁感应器（1）和所述调幅磁场发生装置（7）同时与所述感应线圈（2）导电连接。

3.根据权利要求2所述的感应加热金属熔炼炉，其特征在于：所述电磁感应器（1）和所述调幅磁场发生装置（7）集成在一起，形成分频复合使用或分时复合使用的交变调幅磁场发生装置（9），所述交变调幅磁场发生装置（9）与所述感应线圈（2）导电连接。

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