CN210773400U

CN210773400U - 一种感应熔炼坩埚

Info

Publication number: CN210773400U
Application number: CN201921185512.4U
Authority: CN
Inventors: 杨阳; 赵导文; 刘波; 邓盛贤; 王龙华
Original assignee: Mianyang Xici Magnetoelectric Co ltd
Current assignee: Mianyang Xici Magnetoelectric Co ltd
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2020-06-16
Anticipated expiration: 2029-07-25

Abstract

本实用新型涉及一种感应熔炼坩埚，包括锅体，所述锅体的外壁由外至内依次包裹有感应线圈层、镁砂层，所述感应线圈层内设置有感应线圈，所述感应线圈层与镁砂层之间设置有用于分隔感应线圈层与镁砂层的隔绝层，所述隔绝层的材料的热膨胀系数与镁砂层的材料的热膨胀系数不同。通过隔绝层分隔感应线圈层与镁砂层且隔绝层的材料的热膨胀系数与镁砂层的材料的热膨胀系数不同，因为他们的热膨胀系数均不相同，当锅体发生裂纹时。这种结构将有效的阻止裂纹直接延伸至线圈以及感应线圈层，进而少量的金属液体顺着坩埚裂纹流到隔绝层时，可有效的阻止金属液体继续流向感应线圈层。

Description

一种感应熔炼坩埚

技术领域

本实用新型涉及金属冶炼技术领域，特别涉及一种感应熔炼坩埚。

背景技术

目前所有商品磁性材料中，烧结钕铁硼的磁性能最强，被称为“磁王”，有力的促进了现代科学技术与信息产业向集成化、薄型化、小型化、轻量化、智能化方向发展，大量的应用于计算机硬盘音圈电机VCM、核磁共振(MRI)、各类电机、通讯、电动汽车、风电等领域，烧结钕铁硼在制造过程中，熔炼过程为其关键过程，为烧结钕铁硼提供良好的铸锭组织，良好的铸锭组织是制造高性能烧结钕铁硼永磁材料的关键。

钕铁硼的熔炼使用中频感应炉，主要应用情况：首先将原材料装在中频感应炉的坩埚中，在真空环境下，向感应线圈通以中频感应电流，其频率一般为 1000～3500Hz，感应线圈通过中频电流电时，根据电磁感应定律，在炉内部的金属材料会产生感应电流，磁感应电流又在金属材料内部产生感应涡流磁场，此涡流磁场与感应线圈的电磁场方向相反，因此坩埚内的金属材料表层会产生较大的感应电流通过，使坩埚内的金属材料温度升高直至熔化，特别是比较难熔的金属，如硼铁、铌铁，装料时将其放在坩埚底部，纯铁、镨钕熔化成液体后，使其硼铁、铌铁等难熔的金属材料熔解到钕-铁合金熔液中，因此还须要将钕-铁合金熔液进行充分搅拌，使整个熔液成份均匀一致。

由于1000～3500Hz中频感应熔炼炉的电磁搅拌能力较强，坩埚内的金属全部熔化后，须使用大功率电磁搅拌一段时间，以保证炉内金属材料成分均匀。

整个熔炼过程大约耗时60分钟以上，其中大功率加热、搅拌的时间约为 50分钟，熔炼设备特别是中频线圈负担很大的能量负载，且中频线圈自身会产生大量的热量，必须使用循环水冷却。

坩埚内的金属在液体状态下，具有高温高能，温度约为1500℃以上，且有很好流动性，特别是在高温搅拌时，全部金属呈液态，且在感应线圈的搅拌作用下，金属液体不停的翻腾，时间长达约10分钟左右，金属活性特别强，易于流动且具有高能量，此时，如果坩埚有微细的裂纹，则金属液体就会顺着裂纹浸润出坩埚，如果此裂纹一直贯穿至感应线圈，高温、高能、活性强且流动性很好的金属液体就可能会与感应线圈接触，由于线圈采用铜制作，溶点低 (1083℃)，且铜线圈内部采用大量的循环水冷却，管壁约为3mm左右，感应线圈的管壁在液态金属熔液和自身发热的高温下，极短时间内会被击穿，感应线圈内大量的循环冷却水在遇到高温高能的金属液体时，瞬间被液态金属液体汽化，瞬间产生高压，极易发生爆炸，造成严重的安全、质量事故。

由于坩埚内的合金液体温度高达1500℃以上，坩埚使用一段时间后不可避免的会产生细小裂纹，在日常使用过程中，剔除坩埚内的炉渣后，及可发现坩埚内壁的细小的裂纹，随着坩埚使用次数的增加，裂纹数量也会相应增加，相应的裂纹间隙也会扩大。

为确保熔炼的安全顺利进行，除在生产前进行日常的设备、坩埚点检，发现有较大的裂纹立即进行修补外，还在对制作坩埚的技术进行创新。依据热传递的三个方式——接触传导、热幅射、对流进行分析，坩埚以及镁砂层、感应线圈层出现裂纹的原因主要是由于坩埚内的金属液体具有很高热能，此热能通过接触传导、热幅射的方式将热能传递到坩埚、镁砂层、感应线圈层，从而导致坩埚、镁砂层、感应线圈层受热膨胀，一段时间后及会出现裂纹，熔炼坩埚使用过程中的以下问题：

1、坩埚在使用过程中，坩埚以及坩埚与感应线圈之间的填充层产生的微细的裂纹或缝隙会延伸到感应线圈；

2、坩埚以及镁砂层、感应线圈层由于材料限制，长时间经历高、低温冷热循环(高温：1500℃左右，低温：常温)温差巨大，产生裂纹或缝隙是不可避免的，坩埚内的高温金属液体如果顺着坩埚裂纹或缝隙少量的流出，金属液体会向感应线圈；

实用新型内容

本实用新型的目的在于改善现有技术中所存在的问题提出一种感应熔炼坩埚。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型实施例提供了以下技术方案：

一种感应熔炼坩埚，包括锅体，所述锅体的外壁由外至内依次包裹有感应线圈层、镁砂层，所述感应线圈层内设置有感应线圈，所述感应线圈层与镁砂层之间设置有用于分隔感应线圈层与镁砂层的隔绝层，所述隔绝层的材料的热膨胀系数与镁砂层的材料的热膨胀系数不同。

通过隔绝层分隔感应线圈层与镁砂层且隔绝层的材料的热膨胀系数与镁砂层的材料的热膨胀系数不同，因为他们的热膨胀系数均不相同，当锅体发生裂纹时。这种结构将有效的阻止裂纹直接延伸至线圈以及感应线圈层，进而少量的金属液体顺着坩埚裂纹流到隔绝层时，可有效的阻止金属液体继续流向感应线圈层。

在进一步的方案中，所述隔绝层的材料的热膨胀系数与感应线圈层的材料的热膨胀系数不同。

在进一步的方案中，所述隔绝层的材料为云母板，所述镁砂层的材料为镁砂与水玻璃的混合物，所述感应线圈层的材料为A4与水的混合物。

在进一步的方案中，所述隔绝层不与所述感应线圈层、镁砂层粘连。

在进一步的方案中，所述隔绝层的材料为云母板。

在进一步的方案中，所述隔绝层的材料为石棉板。

在进一步的方案中，所述隔绝层的材料为石棉布。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的感应熔炼坩埚的结构示意图。

图中标记说明

1-锅体，2-感应线圈，3-感应线圈层，4-镁砂层，5-隔绝层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

请参阅图1，本实施例示意性地公开了一种感应熔炼坩埚，包括锅体1，锅体1的外壁由外至内依次包裹有感应线圈层3、镁砂层4。感应线圈层3内设置有感应线圈2，感应线圈层3与镁砂层4之间设置有用于分隔感应线圈层3与镁砂层4的隔绝层5。

本方案中，隔绝层5的材料的热膨胀系数与镁砂层4的材料的热膨胀系数不同。坩埚在使用过程中，锅体1以及镁砂层4、感应线圈层3由于材料限制，长时间经历高、低温冷热循环(高温：1500℃左右，低温：常温)温差巨大，产生裂纹或缝隙是不可避免的，锅体1内的高温金属液体如果顺着坩锅体1裂纹或缝隙少量的流出，金属液体会向感应线圈2。而通过隔绝层5分隔感应线圈层3与镁砂层4且隔绝层5的材料的热膨胀系数与镁砂层4的材料的热膨胀系数不同，因为他们的热膨胀系数均不相同，当锅体1发生裂纹时。这种结构将有效的阻止裂纹直接延伸至线圈以及感应线圈层3，进而少量的金属液体顺着锅体1裂纹流到隔绝层4时，可有效的阻止金属液体继续流向感应线圈层3。

再进一步地，隔绝层5的材料的热膨胀系数与感应线圈层的材料的热膨胀系数不同。作为一种较优的实施方式，本方案中的隔绝层5的材料为云母板，镁砂层4的材料为镁砂与水玻璃的混合物，感应线圈层3的材料为A4与水的混合物。

容易理解的，因为隔绝层5的材料的热膨胀系数分别与镁砂层4的材料的热膨胀系数、感应线圈层3的材料的热膨胀系数不同。使得形成了多层不同材质的材料层，无疑可以更好地防止裂纹延伸至感应线圈2。

且云母板与镁砂均为防热幅射的材料，本方案中通过隔绝层5与镁砂层4，形成多层隔离，多层隔离开具有更好的防热幅射的作用，可防止高温液态金属不同频段的热幅射能量损伤感应线圈2，提高线圈的使用寿命。在熔炼过程中，如出现异常情况，不能继续进行浇注，锅体1内的金属液体将在锅体1内缓慢冷却，冷却时间长达20小时以上，可有效的阻止金属熔液的热幅射对感应线圈 2的损害。

同时，坩埚在更换锅体1时，感应线圈2及其感应线圈层3应尽量减少制作频次，以防止感应线圈2损伤。而原有的感应熔炼坩埚在更换锅体1的过程中会损伤感应线圈层3，使得感应线圈层3需要修补或重做，从而导致感应线圈 2损伤。且需要重新制作感应线圈层3及更换锅体1，无疑加大了生产间隔的时间，降低了生产效率。

而本方案中使用的云母板，的表面光滑不具有粘合性，所以隔绝层5与其他物质不相粘连。即隔绝层不与所述感应线圈层3、镁砂层4粘连。在需要替换锅体1时，只需要敲碎锅体1与镁砂层4，即可完成锅体1与感应线圈层3的分离。而通过锅体1可与感应线圈层3分离，在更换锅体1时，无需破坏感应线圈2 及其防护层，防止感应线圈2损伤。通过防止感应线圈2损伤，无需在更换锅体1时制造感应线圈层3，缩短了更换时间，提高了生产效率。如图1所示，更换锅体1时，只须将锅体1、镁砂层4敲碎与隔绝层5一同取出。且在更换锅体 1时，只在隔绝层5作业,由于云母板具有一定的硬度、强度。在钢钎敲击锅体 1、镁砂层4时可缓冲钢钎敲击的冲击力，可有效的保护感应线圈层3不受到损伤，同时节约了耐热和耐火材料。且隔绝层5分别与镁砂层4、感应线圈层3均不相粘连，减少了感应线圈层3的杂质吸附。感应线圈层3表面清洁干净，减少了员工的工作量。

虽然在本方案中，均采用云母板作为隔绝层5的材料。但是在另一个方案中，采用石棉板与石棉布也可达到相应的效果。在保证隔绝层5与镁砂层4热膨胀系数不同且不互相粘连的情况下，也可以采用现有技术中的其他材料。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种感应熔炼坩埚，其特征在于，包括锅体，所述锅体的外壁由外至内依次包裹有感应线圈层、镁砂层，所述感应线圈层内设置有感应线圈，所述感应线圈层与镁砂层之间设置有用于分隔感应线圈层与镁砂层的隔绝层，所述隔绝层的材料的热膨胀系数与镁砂层的材料的热膨胀系数不同。

2.根据权利要求1所述的感应熔炼坩埚，其特征在于，所述隔绝层的材料的热膨胀系数与感应线圈层的材料的热膨胀系数不同。

3.根据权利要求2所述的感应熔炼坩埚，其特征在于，所述隔绝层的材料为云母板，所述镁砂层的材料为镁砂与水玻璃的混合物，所述感应线圈层的材料为A4与水的混合物。

4.根据权利要求1所述的感应熔炼坩埚，其特征在于，所述隔绝层不与所述感应线圈层、镁砂层粘连。

5.根据权利要求4所述的感应熔炼坩埚，其特征在于，所述隔绝层的材料为云母板。

6.根据权利要求4所述的感应熔炼坩埚，其特征在于，所述隔绝层的材料为石棉板。

7.根据权利要求4所述的感应熔炼坩埚，其特征在于，所述隔绝层的材料为石棉布。