CN208667818U - 坩埚冷却装置及金属熔炼系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种坩埚冷却装置及金属熔炼系统，涉及冶金技术领域，本实用新型提供的坩埚冷却装置应用于金属熔炼系统，包括连接管道、热交换器、风机和冷却臂，连接管道内流通有冷却气体，且连接管道的进气端和出气端分别与金属熔炼系统的熔炼腔的内部连通，热交换器和风机均与连接管道流体连通，冷却臂设于熔炼腔内，且与连接管道的出气端活动连接，用于使冷却臂的出口靠近待冷却坩埚。本实用新型提供的坩埚冷却装置缓解了相关技术中冷却坩埚时间长，对设备的稼动率造成影响的技术问题。

Description

坩埚冷却装置及金属熔炼系统

技术领域

本实用新型涉及冶金技术领域，尤其是涉及一种坩埚冷却装置及金属熔炼系统。

背景技术

在冶金行业中，通常会用到真空感应炉进行金属熔炼，而后将金属熔液浇注到模具固化生产铸锭，或倒入中间包进行雾化制粉，生产金属粉末。如果使用坩埚例如石墨坩埚熔炼，在浇注或者雾化制粉后，为了防止高温坩埚在空气中被氧化，通常需要将坩埚自然冷却到300℃以下才能开启炉门。一般情况下，坩埚在充入惰性气体的情况下从1800℃自然冷却到300℃需要耗时1小时左右，过长的停机冷却时间对设备的稼动率会造成影响。

实用新型内容

本实用新型第一方面提供一种坩埚冷却装置，以缓解相关技术中冷却坩埚时间长，对设备的稼动率造成影响的技术问题。

本实用新型提供的坩埚冷却装置应用于金属熔炼系统，包括：连接管道、热交换器、风机和冷却臂，连接管道内流通有冷却气体，且连接管道的进气端和出气端分别与金属熔炼系统的熔炼腔的内部连通，热交换器和风机均与连接管道流体连通，冷却臂设于熔炼腔内，且与连接管道的出气端活动连接，用于使冷却臂的出口靠近待冷却坩埚。

进一步地，冷却臂与连接管道转动连接。

进一步地，冷却臂可转动90度。

进一步地，冷却臂的出口具有折弯部，折弯部用于使冷却臂向待冷却坩埚吹送气体。

进一步地，坩埚冷却装置还包括横向管道，横向管道的第一端与连接管道固定连接且相互流体连通，横向管道的第二端与冷却臂转动连接且相互流体连通。

进一步地，沿连接管道内气体的流动方向，热交换器位于风机的上游。

进一步地，坩埚冷却装置还包括粉尘过滤器，粉尘过滤器设于连接管道。

进一步地，沿连接管道内气体的流动方向，粉尘过滤器位于热交换器和风机的上游。

本实用新型第二方面提供一种金属熔炼系统，包括熔炼腔、炉体和上述的坩埚冷却装置，炉体设于熔炼腔内，待冷却坩埚设于炉体内。

进一步地，连接管道的进气端与熔炼腔的顶部流体连通，连接管道的出气端与熔炼腔的侧部流体连通。

本实用新型提供的坩埚冷却装置及金属熔炼系统，坩埚冷却装置包括：连接管道、热交换器、风机和冷却臂，连接管道内流通有冷却气体，且连接管道的进气端和出气端分别与金属熔炼系统的熔炼腔的内部连通，热交换器和风机均与连接管道流体连通，冷却臂设于熔炼腔内，且与连接管道的出气端活动连接，用于使冷却臂的出口靠近待冷却坩埚。浇注或雾化制粉完成，炉体回归原位后，通过外部的充气装置向熔炼腔内充入惰性气体，将冷却臂的出口与炉体相对，启动风机，坩埚内的热气被吹入熔炼腔，熔炼腔内聚集的热气进入连接管道，经过热交换器的热气被冷却，冷却后的气体进入冷却臂，冷却臂使冷却后的气体吹向炉体。与相关技术相比，本实用新型提供的坩埚冷却装置中的热交换器对热气进行冷却，风机使熔炼腔与连接管道形成气流内循环，加速坩埚的降温，提升设备的稼动率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关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实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的坩埚冷却装置的内部结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的坩埚冷却装置工作时的气体循环图；

图3为本实用新型实施例提供的坩埚冷却装置的连接管道与冷却臂的连接示意图一；

图4为本实用新型实施例提供的坩埚冷却装置的连接管道与冷却臂的连接示意图二。

图标：100－熔炼腔；200－炉体；210－炉体转轴；300－连接管道；400－热交换器；410－进液管；420－出液管；500－风机；600－冷却臂；610－折弯部；700－横向管道；800－粉尘过滤器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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流体连通。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实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型实施例提供的坩埚冷却装置应用于金属熔炼系统，包括：连接管道300、热交换器400、风机500和冷却臂600，连接管道300内流通有冷却气体，且连接管道300的进气端和出气端分别与金属熔炼系统的熔炼腔100的内部连通，热交换器400和风机500均与连接管道300流体连通，冷却臂600设于熔炼腔100内，且与连接管道300的出气端活动连接，用于使冷却臂600的出口靠近待冷却坩埚。

熔炼腔100内的气体经由连接管道300的进气端进入连接管道300，并最终经由连接管道300的出气端以及冷却臂600返回熔炼腔100中，在连接管道300和熔炼腔100内流通的冷却气体为惰性气体。

一些实施方式中，冷却臂600与连接管道300滑动连接，具体的，冷却臂600的与连接管道300的出气端连接的入口的外径小于连接管道300的出气端的内径，冷却臂600的入口位于连接管道300内，冷却臂600的外周壁与连接管道300的内壁之间设有密封件，冷却臂600与密封件滑动配合。需要对坩埚进行冷却时，冷却臂600从连接管道300内伸出，以便冷却臂600的出口靠近坩埚，而在炉体200工作过程中，冷却臂600缩入连接管道300内，防止炉体200的高温对冷却臂600造成损坏。

另一些实施方式中，冷却臂600与连接管道300转动连接。

具体的，连接管道300的出气端固定连于熔炼腔100的侧部，并伸入熔炼腔100中。例如在连接管道300位于熔炼腔100内部的出气端的外周壁固定连接有转轴，冷却臂600的入口的外周壁固定设有一根套管，套管转动套设于转轴，可带动冷却臂600绕转轴转动，同时连接管道300的出气端和冷却臂600的入口流体连通。

作为另一种转动连接方式，坩埚冷却装置还包括横向管道700，横向管道700的第一端与连接管道300固定连接且相互流体连通，横向管道700的第二端与冷却臂600转动连接且相互流体连通。如图3所示，横向管道700呈直线状，连接管道300的出气端封闭，横向管道700的第一端与连接管道300的侧壁固定连接，并与连接管道300流通连通；冷却臂600的入口封闭，横向管道700的第二端与冷却臂600通过转动件与冷却臂600的侧壁转动连接，并与冷却臂600流体连通，转动件可为滚珠轴承或滑动轴承等；作为另一种连接方式，如图4所示，横向管道700呈折弯状，横向管道700的第一端固定套设于连接管道300的出气端；冷却臂600的入口封闭，横向管道700的第二端与冷却臂600通过转动件与冷却臂600的侧壁转动连接，并与冷却臂600流体连通。冷却臂600与连接管道300转动连接，方便调节冷却臂600的位置，使冷却臂600的出口靠近或远离坩埚。

进一步的，本实用新型实施例提供的坩埚冷却装置还包括驱动件，驱动件可为气缸或液压缸等，以气缸为例说明，气缸的缸体与熔炼腔100的内壁铰接，气缸的活塞杆与冷却臂600的外周壁铰接。冷却坩埚时，驱动件驱动冷却臂600，使冷却臂600从连接管道300的出气端伸出，或使冷却臂600转动，从而使冷却臂600的出口与坩埚相对；在炉体200工作时，驱动件驱动冷却臂600，使冷却臂600的出口远离坩埚，防止炉体200的高温对冷却臂600造成损坏。驱动件的设置能够控制冷却臂600的运动，方便调节冷却臂600的位置。

一些实施方式中，冷却臂600在水平面内转动，具体的，冷却臂600的转轴沿竖直方向设置，冷却臂600绕转轴转动，使冷却臂600的出口靠近或远离坩埚。

本实施例中，冷却臂600在竖直面内转动，具体的，冷却臂600的转轴沿水平方向设置，冷却臂600绕转轴转动，使冷却臂600的出口靠近或远离坩埚。冷却臂600在竖直面内转动，方便使冷却臂600的出口靠近或远离坩埚。

进一步地，冷却臂600可转动例如大约90度。如图1和图2所示，连接管道300的出气端所在位置高于炉体200的上端面，冷却坩埚时，冷却臂600转动至水平位置，冷却臂600的出口位于坩埚的上方，冷却后的气体被吹送至坩埚处，加速坩埚的冷却；炉体200工作时，冷却臂600转动至竖直位置，最大限度地远离炉体200，防止炉体200对冷却臂600造成损坏。

进一步地，冷却臂600的出口具有折弯部610，折弯部610用于使冷却臂600向待冷却坩埚吹送气体。

如图1所示，冷却臂600位于竖直位置时，折弯部610向背离熔炼腔100内壁的方向弯折，折弯部610侧壁的轴向截面呈圆环形，避免在弯折处产生应力集中，同时便于气体在弯折处流动，气体进入冷却臂600时的流动方向与气体流出冷却臂600时的流动方向垂直。

冷却坩埚时，如图2所示，冷却臂600转动至水平位置，折弯部610向下弯折，冷却臂600的出口位于炉体200的上方，并与炉体200相对，折弯部610使冷却后的气体向下吹向坩埚，加速坩埚的冷却。

可选地，冷却臂600的出口设有缓冲罩，具体的，缓冲罩呈漏斗状，缓冲罩的第一端的直径大于缓冲罩第二端的直径，冷却臂600的出口与缓冲罩的第二端固定连接，缓冲罩的第一端设有缓冲板，缓冲板与缓冲罩之间形成缓冲腔，缓冲板上设有多个均匀分布的通孔。

冷却坩埚时，冷却臂600带动缓冲罩向下转动，缓冲罩与炉体200的上端相对，冷却臂600输送出的气体进入缓冲腔，缓冲腔内的气体通过缓冲板上的通孔吹向坩埚。缓冲罩和缓冲板的设置，减小冷却的气体对坩埚的作用力，同时使气体均匀地吹向坩埚，从而使坩埚冷却更加均匀。

进一步地，沿连接管道300内气体的流动方向，热交换器400位于风机500的上游。

热交换器400包括壳体和冷却管，壳体内设有冷却腔，壳体的侧壁上设有使冷却腔与外部连通的进液管410和出液管420，进液管410和出液管420位于壳体的两侧；冷却管贯穿冷却腔并与连接管道300流体连通。沿气体的流动方向，风机500位于热交换器400和连接管道300的出气端之间。

冷却过程中，通过进液管410向冷却腔内连续通入冷却液，连接管道300内的热气体进入冷却管，冷却液吸收热气体的热量，对气体进行冷却，吸收热量的冷却液从出液口流出，冷却后的气体通过风机500和冷却臂600吹向坩埚。将热交换器400设于风机500的上游，冷却后的气体经过风机500，避免热气体对风机500造成损坏。

进一步地，坩埚冷却装置还包括粉尘过滤器800，粉尘过滤器800设于连接管道300。熔炼腔100内的粉尘颗粒与热气体一起进入连接管道300，粉尘过滤器800能够过滤99.99％以上的粉尘颗粒，防止粉尘颗粒再次进入熔炼腔100，对下次生产造成污染，例如：生产完A材料后，需要再在熔炼腔100内生产B材料，在冷却坩埚过程中，粉尘过滤器800防止A材料的粉尘颗粒进入坩埚，对后期B材料生产造成污染。

进一步地，沿连接管道300内气体的流动方向，粉尘过滤器800位于热交换器400和风机500的上游。

粉尘过滤器800位于热交换器400和连接管道300的进气端之间，风机500位于热交换器400与连接管道300的出气端之间，熔炼腔100流出的气体依次经过粉尘过滤器800、热交换器400和风机500，被冷却的气体再通过冷却臂600吹向坩埚。粉尘过滤网设于热交换器400和风机500的上游，使过滤后的气体流向热交换器400和风机500，防止粉尘颗粒在热交换器400和风机500内产生积累，从而对热交换器400和风机500的工作造成影响。

本实用新型实施例第二方面提供一种金属熔炼系统，熔炼腔100、炉体200和上述的坩埚冷却装置，炉体200设于熔炼腔100内，待冷却坩埚设于炉体200内。

熔炼腔100的侧壁上设有充气管，通过充气管向熔炼腔100内通入惰性气体，例如：氩气或者氮气；炉体200通过炉体转轴210转动连接于熔炼腔100内，炉体200可绕炉体转轴210转动。炉体200的一侧设有模具或者中间包，中间包与雾化腔连通。金属在熔炼腔100内进行熔炼，然后将金属熔液浇注到模具固化生产铸锭，或者，将金属熔液倒入中间包，金属熔液通过中间包进入雾化腔，用于生产金属粉末。

进一步地，连接管道300的进气端与熔炼腔100的顶部流体连通，连接管道300的出气端与熔炼腔100的侧部例如熔炼腔100的中部流体连通。

如图1和图2所示，熔炼腔100的顶部设有开口，连接管道300的进气端与开口相对，连接管道300的侧壁与熔炼腔100的外壁固定连接；连接管道300的出气端贯穿熔炼腔100的侧壁，并与熔炼腔100的侧壁固定连接，冷却臂600的出气端所在位置高于炉体200的上端面所在位置，冷却臂600转动连接于连接管道300的出气端。

向熔炼腔100内吹送冷却的气体时，熔炼腔100内的热气体上升聚集于熔炼腔100的顶部，连接管道300的进气端与熔炼腔100的顶部连通，有利于熔炼腔100内热气体的排出，加速坩埚的冷却。

本实用新型实施例提供的坩埚冷却装置及金属熔炼系统，坩埚冷却装置包括：熔炼腔100、炉体200、连接管道300、热交换器400、风机500和冷却臂600，炉体200设于熔炼腔100内，炉体200内设有坩埚；熔炼腔100、热交换器400和风机500通过连接管道300流体连通，连接管道300具有与熔炼腔100流体连通的进气端和出气端，冷却臂600与连接管道300的出气端流体连通，并与连接管道300活动连接，以使冷却臂600的出口靠近炉体200。浇注或雾化制粉完成，炉体200回归原位后，通过外部的充气装置向熔炼腔100内充入惰性气体，将冷却臂600出口与坩埚相对，启动风机500，坩埚内的热气被吹入熔炼腔100，熔炼腔100内聚集的热气进入连接管道300，经过热交换器400的热气被冷却，冷却后的气体进入冷却臂600，冷却臂600使冷却后的气体吹向炉体200。与相关技术相比，本实用新型实施例提供的坩埚冷却装置中的热交换器400对热气进行冷却，风机500使熔炼腔100与连接管道300形成气流内循环，加速坩埚的降温，提升设备的稼动率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种坩埚冷却装置，应用于金属熔炼系统，其特征在于，包括：连接管道、热交换器、风机和冷却臂，所述连接管道内流通有冷却气体，且所述连接管道的进气端和出气端分别与金属熔炼系统的熔炼腔的内部连通，所述热交换器和所述风机均与所述连接管道流体连通，所述冷却臂设于所述熔炼腔内，且与所述连接管道的出气端活动连接，用于使所述冷却臂的出口靠近待冷却坩埚。

2.根据权利要求1所述的坩埚冷却装置，其特征在于，所述冷却臂与所述连接管道转动连接。

3.根据权利要求2所述的坩埚冷却装置，其特征在于，所述冷却臂可转动90度。

4.根据权利要求2所述的坩埚冷却装置，其特征在于，所述冷却臂的出口具有折弯部，所述折弯部用于使所述冷却臂向待冷却坩埚吹送气体。

5.根据权利要求2所述的坩埚冷却装置，其特征在于，所述坩埚冷却装置还包括横向管道，所述横向管道的第一端与所述连接管道固定连接且相互流体连通，所述横向管道的第二端与所述冷却臂转动连接且相互流体连通。

6.根据权利要求1所述的坩埚冷却装置，其特征在于，沿所述连接管道内气体的流动方向，所述热交换器位于所述风机的上游。

7.根据权利要求1－6任一项所述的坩埚冷却装置，其特征在于，所述坩埚冷却装置还包括粉尘过滤器，所述粉尘过滤器设于所述连接管道。

8.根据权利要求7所述的坩埚冷却装置，其特征在于，沿所述连接管道内气体的流动方向，所述粉尘过滤器位于所述热交换器和所述风机的上游。

9.一种金属熔炼系统，其特征在于，包括熔炼腔、炉体和如权利要求1－8任一项所述的坩埚冷却装置，所述炉体设于所述熔炼腔内，所述待冷却坩埚设于所述炉体内。

10.根据权利要求9所述的金属熔炼系统，其特征在于，所述连接管道的进气端与所述熔炼腔的顶部连通，所述连接管道的出气端与所述熔炼腔的侧部连通。