CN213687816U - 一种用以熔炼超纯金属的真空感应炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用以熔炼超纯金属的真空感应炉，包括感应炉本体和温度传感器，所述感应炉本体上设有与其内部连通的抽气口，所述抽气口用以与抽真空装置的吸气口连通，所述感应炉本体内设有石墨坩埚和氧化镁坩埚，且所述氧化镁坩埚设置在所述石墨坩埚内，所述氧化镁坩埚内用以放置待熔炼的金属，所述温度传感器安装在所述感应炉本体上，且其检测部伸入所述石墨坩埚内部。本实用新型所述真空感应炉的温度传感器检测到的温度更加精准，且实现了物料温度可视化，可满足对熔炼温度有要求的金属的熔炼，且避免对加热或融化温度有要求的物料在加热或熔炼过程中出现较大的温度偏差。

Description

一种用以熔炼超纯金属的真空感应炉

技术领域

本实用新型涉及适用于在真空中处理炉料的坩埚炉技术领域，具体涉及一种用以熔炼超纯金属的真空感应炉。

背景技术

在冶金实验过程中，感应炉是常用的金属熔炼设备。因为感应电炉的加热迅速、加热温度高、操作控制简便、加热过程污染少等优点，使得感应炉可用于特种材料的熔炼。由于在真空下或氩气保护气氛下熔炼，可以将合金中的氧、氮、氢降低到较低的水平，从而达到超高纯金属的熔炼制备的效果。感应炉熔炼就是当交变电流通过感应线圈时，炉内材料产生感应电动势并形成感应电流，从而达到使物料加热或熔化的效果。

真空感应炉是在真空下进行的加热熔炼，现有技术中通常采用红外测温技术采集坩埚内的金属液的温度，但红外测量测量结果容易受到外部环境的干扰，导致采用红外测温的测得的熔炼温度不准，不能满足对熔炼温度有需求的物料的熔炼。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种在取样过程中避免金属与空气接触的用以熔炼超高纯金属的真空感应炉。

一种用以熔炼超纯金属的真空感应炉，包括感应炉本体和温度传感器，所述感应炉本体上设有与其内部连通的抽气口，所述抽气口用以与抽真空装置的吸气口连通，所述感应炉本体内设有石墨坩埚以及设置在所述石墨坩埚的氧化镁坩埚，所述氧化镁坩埚内用以放置待熔炼的金属，所述温度传感器安装在所述感应炉本体上，且其检测部伸入所述石墨坩埚内部。

优选地，所述温度传感器为B型热电偶。

优选地，还包括第一密封件和料管，所述感应炉本体上设有与其内部连通的进气口，所述进气口用以与惰性气体供气装置的供气口连通，所述料管竖向设置在所述感应炉本体内，其下端伸入所述氧化镁坩埚内，所述料管的上端穿过所述感应炉本体的上端并延伸至其上方，所述第一密封件用以可拆卸的设置在所述料管的上端，其用以打开或密封所述料管的上端。

优选地，还包括第二密封件，所述感应炉本体上还设有出气口，所述第二密封件可拆卸的设置在所述出气口处，其用以打开或密封所述出气口。

优选地，所述进气口和所述出气口分别设置在所述感应炉本体的上下两端。

优选地，还包括环形的隔热件和隔热板，所述感应炉本体的内底壁上放置有耐火砖，所述石墨坩埚放置在所述耐火砖上端，所述隔热件环设在所述石墨坩埚外，且所述隔热件的下端延伸至靠近所述感应炉本体的内底壁，其上端延伸至所述氧化镁坩埚的上方，所述隔热板水平放置在所述石墨坩埚的上端，且所述隔热板的中部设有与所述料管相匹配的通孔，所述料管的下端穿过所述通孔并伸入所述氧化镁坩埚内。

优选地，所述耐火砖包括普通耐火砖和轻质耐火砖，所述普通耐火砖放置在所述感应炉本体的内底壁上，所述轻质耐火砖放置在所述普通耐火砖上，所述石墨坩埚放置在所述轻质耐火砖上端。

优选地，还包括绝缘柱，所述感应炉本体的外壁上安装有感应线圈，所述绝缘柱安装在所述感应炉本体上，并位于所述感应线圈外。

本申请的技术方案中，石墨坩埚对交变磁场有屏蔽作用，减少了感应线圈对温度传感器的干扰，使得温度传感器检测到的温度更加精准，且实现了物料温度可视化，可满足对熔炼温度有要求的金属的熔炼，且避免对加热或融化温度有要求的物料在加热或熔炼过程中出现较大的温度偏差。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述用于熔炼超高纯金属的真空感应炉的结构示意图。

附图标记的具体含义为：

1、感应炉本体；11、抽气口；12、进气口；13、出气口；14、绝缘柱；15、炉体；16、密封盖；17、感应线圈；2、温度传感器；3、石墨坩埚；4、氧化镁坩埚；5、第一密封件；6、料管；7、第二密封件；8、隔热件；9、隔热板；10、耐火砖；101、普通耐火砖；102、轻质耐火砖。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合附图1对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参照图1，提出本实用新型的一实施例，本实施例所述用以熔炼超纯金属的真空感应炉包括感应炉本体1和温度传感器2，所述感应炉本体1上设有与其内部连通的抽气口11，所述抽气口11用以与抽真空装置的吸气口连通，所述感应炉本体1内设有石墨坩埚3以及设置在所述石墨坩埚3的氧化镁坩埚4，所述氧化镁坩埚4内用以放置待熔炼的金属，所述温度传感器2安装在所述感应炉本体1上，且其检测部伸入所述石墨坩埚3内部。

所述感应炉本体1包括竖向设置且上端敞口的炉体15以及用以密封在所述炉体15上端敞口处的密封盖16，所述炉体15的材质为石英，所述炉体15上安装有感应线圈17，所述感应线圈17设置在所述炉体15外对应所述石墨坩埚3的位置，所述感应线圈17通电，所述氧化镁坩埚4内的金属发热熔化。

所述感应线圈17通电，使得所述氧化镁坩埚4内的金属发热，所述温度传感器2的检测部插入所述的石墨坩埚3内，所述石墨坩埚3屏蔽感应线圈17对温度传感器2的影响，使得所述温度传感器2的测温更加精准，从而使得所述温度传感器2对物料温度的控制更精准，就避免了在加热或熔化过程中出现较大的温度偏差，可满足对熔炼温度有要求的金属熔炼。

本实施例所述温度传感器2采用B型热电偶，具体为铂铑-铂铑热电偶，反应速度快。

优选地，还包括第一密封件5和料管6，所述感应炉本体1上设有与其内部连通的进气口12，所述进气口12用以与惰性气体供气装置的供气口连通，所述料管6竖向设置在所述感应炉本体1内，其下端伸入所述氧化镁坩埚4内，所述料管6的上端穿过所述感应炉本体1的上端并延伸至其上方，所述第一密封件5用以可拆卸的设置在所述料管6的上端，其用以打开或密封所述料管6的上端。

所述料管6的材质为刚玉，所述第一密封件5的材质为橡胶，所述料管6插入密封盖16，将待熔炼的金属放入所述氧化镁坩埚4内后，并将所述密封盖16密封在所述炉体15的上端，盖好所述第一密封件5并密封所述料管6的上端，将所述抽真空装置的吸气口与所述抽气口11连通，再将惰性气体供气装置的供气口与所述进气口12连通。

所述抽真空装置从所述感应炉本体1内抽出空气口，所述感应线圈17通电，使得所述氧化镁坩埚4内的金属发热，金属完成熔炼并需要对所述氧化镁坩埚4内的物料取样时，开启所述惰性气体供气装置向所述感应炉本体1内部供入惰性气体，至所述感应炉本体1内部充满惰性气体，持续向所述炉体15内部供入惰性气体的同时，打开所述第一密封件5，并利用石英玻璃管穿过所述料管6从所述氧化镁坩埚4内取样，从而避免所述氧化镁坩埚4内的金属液与空气接触，防止金属液氧化，并可进行取样分析，以精准确定冶炼金属成分。

优选地，还包括第二密封件7，所述感应炉本体1上还设有出气口13，所述第二密封件7可拆卸的设置在所述出气口13处，其用以打开或密封所述出气口13。

将所述氧化镁坩埚4内的金属熔炼后，开启所述惰性气体供气装置向所述感应炉本体1内部供入惰性气体，至所述感应炉本体1内部充满惰性气体后，持续向所述炉体15内部供入惰性气体的同时打开所述出气口13，向所述坩埚加料或利用石英玻璃管穿过所述料管6并从所述坩埚取样，完成取样后，第一密封件5密封所述料管6上端，所述第二密封件7密封所述出气口13，所述惰性气体供气装置停止向所述感应炉本体1内供入惰性气体，所述抽真空装置从所述感应炉本体1抽出空气；或取样完成后，持续向所述炉体15内部供入惰性气体，以使所述感应炉本体1内部在所述惰性气体供气装置的作用下保持惰性氛围，以进行下一步操作。

优选地，所述进气口12和所述出气口13分别设置在所述感应炉本体1的上下两端。

本实施例中，所述进气口12设置在所述炉体15底壁上，所述出气口13设置在所述密封盖16上，分布在所述感应炉本体1两端的所述进气口12和所述出气口13使得惰性气体始终在所述感应炉本体1内部充分流动，保证所述感应炉本体1充满惰性气体。

优选地，还包括环形的隔热件8和隔热板9，所述感应炉本体1的内底壁上放置有耐火砖10，所述石墨坩埚3放置在所述耐火砖10上，所述隔热件8环设在所述石墨坩埚3外，且所述隔热件8的下端延伸至靠近所述感应炉本体1的内底壁，其上端延伸至所述氧化镁坩埚4的上方，所述隔热板9水平放置在所述石墨坩埚3的上端，且所述隔热板9的中部设有与所述料管6相匹配的通孔，所述料管6的下端穿过所述通孔并伸入所述氧化镁坩埚4内。

本实施例所述隔热件8的材质采用氧化铝纸，所述隔热板9的材质为刚玉，所述隔热件8、隔热板9和耐火砖10将所述石墨坩埚3和氧化镁坩埚4设置在其内部，避免所述石墨坩埚3和氧化镁坩埚4在升温和降温的过程中对所述感应炉本体1外部的部件进行热辐射，有利于提高所述感应炉本体1的热利用率，同时避免因高温影响所述真空感应炉的部件的工作温度，从而有利于延长所述真空感应炉的使用寿命。

其中，所述耐火砖10包括普通耐火砖101和轻质耐火砖102，所述普通耐火砖101放置在所述感应炉本体1的内底壁上，所述轻质耐火砖102放置在所述普通耐火砖101上，所述石墨坩埚3放置在所述轻质耐火砖102上端。

普通耐火砖101垫高所述石墨坩埚3，所述轻质耐火砖102放在普通耐火砖101上，进一步防止热辐射。

优选地，还包括绝缘柱14，所述绝缘柱14安装在所述感应炉本体1上，并位于所述感应线圈17外。

所述绝缘柱14安装在所述感应炉本体1上，提高所述感应炉本体1的安全性。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时，凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用以熔炼超纯金属的真空感应炉，其特征在于，包括感应炉本体(1)和温度传感器(2)，所述感应炉本体(1)上设有与其内部连通的抽气口(11)，所述抽气口(11)用以与抽真空装置的吸气口连通，所述感应炉本体(1)内设有石墨坩埚(3)以及设置在所述石墨坩埚(3)的氧化镁坩埚(4)，所述氧化镁坩埚(4)内用以放置待熔炼的金属，所述温度传感器(2)安装在所述感应炉本体(1)上，且其检测部伸入所述石墨坩埚(3)内部。

2.根据权利要求1所述的用以熔炼超纯金属的真空感应炉，其特征在于，所述温度传感器(2)为B型热电偶。

3.根据权利要求1所述的用以熔炼超纯金属的真空感应炉，其特征在于，还包括第一密封件(5)和料管(6)，所述感应炉本体(1)上设有与其内部连通的进气口(12)，所述进气口(12)用以与惰性气体供气装置的供气口连通，所述料管(6)竖向设置在所述感应炉本体(1)内，其下端伸入所述氧化镁坩埚(4)内，所述料管(6)的上端穿过所述感应炉本体(1)的上端并延伸至其上方，所述第一密封件(5)用以可拆卸的设置在所述料管(6)的上端，其用以打开或密封所述料管(6)的上端。

4.根据权利要求3所述的用以熔炼超纯金属的真空感应炉，其特征在于，还包括第二密封件(7)，所述感应炉本体(1)上还设有出气口(13)，所述第二密封件(7)可拆卸的设置在所述出气口(13)处，其用以打开或密封所述出气口(13)。

5.根据权利要求4所述的用以熔炼超纯金属的真空感应炉，其特征在于，所述进气口(12)和所述出气口(13)分别设置在所述感应炉本体(1)的上下两端。

6.根据权利要求3-5任一项所述的用以熔炼超纯金属的真空感应炉，其特征在于，还包括环形的隔热件(8)和隔热板(9)，所述感应炉本体(1)的内底壁上放置有耐火砖(10)，所述石墨坩埚(3)放置在所述耐火砖(10)上端，所述隔热件(8)环设在所述石墨坩埚(3)外，且所述隔热件(8)的下端延伸至靠近所述感应炉本体(1)的内底壁，其上端延伸至所述氧化镁坩埚(4)的上方，所述隔热板(9)水平放置在所述石墨坩埚(3)的上端，且所述隔热板(9)的中部设有与所述料管(6)相匹配的通孔，所述料管(6)的下端穿过所述通孔并伸入所述氧化镁坩埚(4)内。

7.根据权利要求6所述的用以熔炼超纯金属的真空感应炉，其特征在于，所述耐火砖(10)包括普通耐火砖(101)和轻质耐火砖(102)，所述普通耐火砖(101)放置在所述感应炉本体(1)的内底壁上，所述轻质耐火砖(102)放置在所述普通耐火砖(101)上，所述石墨坩埚(3)放置在所述轻质耐火砖(102)上端。

8.根据权利要求1-5任一项所述的用以熔炼超纯金属的真空感应炉，其特征在于，还包括绝缘柱(14)，所述感应炉本体(1)的外壁上安装有感应线圈(17)，所述绝缘柱(14)安装在所述感应炉本体(1)上，并位于所述感应线圈(17)外。

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