專(zhuān)利名稱(chēng):工頻電阻感應(yīng)爐的制作方法
本發(fā)明屬于感應(yīng)加熱裝置。主要適用于金屬及其合金的熔煉。
用于熔煉金屬和合金的工頻感應(yīng)爐已有近百年的歷史，已在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)有幾萬(wàn)臺(tái)分布在各工業(yè)部門(mén)使用。
英國(guó)約翰·維斯和彼得·辛普森著的《感應(yīng)加熱手冊(cè)》一書(shū)(國(guó)防工業(yè)出版社1985年出版)中介紹了工頻感應(yīng)加熱及其裝置。圖1為現(xiàn)有工頻感應(yīng)爐的示意圖。圖中1為坩堝，2為保溫層，3為用紫銅管制作的感應(yīng)線圈，4為鐵芯。其工作原理是當(dāng)感應(yīng)線圈3中通以工頻交流電時(shí)，在坩堝1內(nèi)產(chǎn)生工頻感應(yīng)渦流，將爐料加熱熔化。紫銅管線圈內(nèi)需通水冷卻，防止其熔化。紫銅管發(fā)熱的熱源來(lái)自兩個(gè)方面；一是由于本身的電阻產(chǎn)生的電阻熱(俗稱(chēng)銅損發(fā)熱)；二是被感應(yīng)發(fā)熱的高溫的坩堝體通過(guò)保溫層，將一部分熱量傳遞給感應(yīng)線圈紫銅管。為此，保溫層的厚度就是一個(gè)矛盾的問(wèn)題保溫層過(guò)厚，則漏磁大，空氣隙大，感應(yīng)電效率過(guò)低；保溫層過(guò)薄，則保溫不好，由坩堝傳遞給紫銅管的熱量也大，即熱損失大，熱效率低。
由上述看出，現(xiàn)有的工頻感應(yīng)爐存在如下缺點(diǎn)1.浪費(fèi)能源。由于紫銅管內(nèi)的冷卻水帶走大量的熱量，致使有效功率低。如公稱(chēng)250公斤的工頻感應(yīng)熔鋁爐，功率為85KW，平均熔煉時(shí)間需3小時(shí)，每熔煉一噸鋁需800千瓦小時(shí)電耗。
2.熔煉過(guò)程中，由于過(guò)強(qiáng)的電磁攪拌，致使液面出現(xiàn)蘑菇頭的翻騰，一部分金屬熔體被氧化，導(dǎo)致金屬氧化物過(guò)多，影響產(chǎn)品質(zhì)量。
3.紫銅管易結(jié)水垢，每?jī)蓚€(gè)月需停爐酸洗一次，降低了爐子的利用率，影響生產(chǎn)，同時(shí)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，條件惡劣。
4.浪費(fèi)大量的水，如250公斤的工頻感應(yīng)熔鋁爐，每月需用冷卻水3000噸。
本發(fā)明的目的在于提供了一種新型的工頻電阻感應(yīng)爐，用它熔煉金屬或合金時(shí)，既能提高有效功率，無(wú)需水冷，節(jié)電節(jié)水，又能提高金屬和合金的冶金質(zhì)量。
本發(fā)明的解決方案是在原工頻感應(yīng)爐的基礎(chǔ)上，用實(shí)心的耐熱合金園形線材代替紫銅管制作感應(yīng)線圈。該線圈具有雙重作用，既作為發(fā)熱體，又是產(chǎn)生渦流感應(yīng)熱的感應(yīng)線圈，故稱(chēng)感應(yīng)電阻雙熱線圈。并取消了坩堝與感應(yīng)線圈之間的保溫層，去除了水冷系統(tǒng)。
熔煉坩堝內(nèi)爐料所需的熱量來(lái)源于兩個(gè)方面一是來(lái)源于感應(yīng)電阻雙熱線圈產(chǎn)生的渦流感應(yīng)熱；二是來(lái)源于感應(yīng)電阻雙熱線圈作為發(fā)熱體所產(chǎn)生的電阻熱。電阻熱主要是以輻射的形式將熱量傳遞給坩堝。由于感應(yīng)電阻雙熱線圈與坩堝之間沒(méi)有保溫層，只有一段小空隙，因此，電阻熱的傳遞效率高；同時(shí)，由于無(wú)保溫層，漏磁小，空氣隙小，感應(yīng)電熱效率高。
由于感應(yīng)電阻雙熱線圈用耐熱合金制成，故本身可承受1100℃的高溫。
該新型電阻感應(yīng)爐以電阻加熱為主。爐子功率的60～80％是通過(guò)電阻熱直接加熱坩堝的，20～40％的功率是通過(guò)工頻感應(yīng)產(chǎn)生的渦流熱加熱坩堝中金屬熔體的。該爐由于產(chǎn)生了兩種途徑加熱，且取消了水冷，熱量絕大部分未散失，加上感應(yīng)電阻雙熱線圈本身可承受1100℃高溫，因此，坩堝內(nèi)金屬或合金熔體的溫度可達(dá)1000℃以上，可冶煉各種金屬及其合金。
圖2為本發(fā)明工頻電阻感應(yīng)爐。圖中6為坩堝，7為實(shí)心耐熱合金感應(yīng)電阻雙熱線圈，8為雙熱線圈與坩堝之間的空隙，間隔距離為50～80毫米，中間無(wú)任何屏蔽隔熱物，9為固定感應(yīng)電阻雙熱線圈的高溫絕緣骨架，10為絕熱層，可用耐火纖維綿等制作，11為硅鋼片鐵芯。
當(dāng)感應(yīng)電阻雙熱線圈7通以適當(dāng)?shù)碾娏鲿r(shí)，一方面由于電阻熱，線圈本身很快升溫到1000℃左右運(yùn)行，產(chǎn)生的大量電阻熱通過(guò)輻射迅速地加熱坩堝，改變傳統(tǒng)的工頻感應(yīng)爐有害的電阻發(fā)熱為本發(fā)明有用的熱；另一方面，由于線圈通電，在坩堝中產(chǎn)生工頻感應(yīng)渦流熱，加熱坩堝中的金屬熔體。由于線圈7與硅鋼片鐵芯11之間有耐火纖維棉絕熱層10隔熱，經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行后，硅鋼片鐵芯溫度仍小于60℃。
與現(xiàn)有傳統(tǒng)的工頻感應(yīng)爐相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.由于充分利用了感應(yīng)電阻雙熱線圈的電阻熱和渦流感應(yīng)熱，且消除了水冷帶走的熱，因而熱效率高，比現(xiàn)有工頻感應(yīng)爐可節(jié)電40％。
2.由于不需要水冷，節(jié)省了大量的水。
3.提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。因?yàn)闇u流感應(yīng)加熱功率只占總功率的25～30％，所以電磁攪拌作用小，無(wú)熔體表面翻騰的蘑菇頭，液體被氧化小，所以氧化物少，質(zhì)量提高。
4.使用壽命長(zhǎng)，一般兩年不需要停機(jī)修理。
5.成本低，因取消了水冷系統(tǒng)，且不需要保溫層，故爐子造價(jià)低于相同爐容的其它工頻感應(yīng)爐。
5功率因素高，可達(dá)0.95～0.98，不需要或只需其它工頻感應(yīng)爐的四分之一的電容補(bǔ)償。
實(shí)施例一采用耐熱合金線材制作感應(yīng)電阻雙熱線圈，安裝在高溫絕緣骨架上，并采用容量為250公斤坩堝以及耐火纖維棉、硅鋼片鐵芯等，裝配成250公斤工頻電阻感應(yīng)爐。爐子的功率為80KW。用該爐熔煉鋁鎂合金，熔煉一爐需1.5小時(shí)，耗電量為480千瓦小時(shí)/噸。
實(shí)施例二采用容量為1000公斤的坩堝，以及耐火纖維棉和硅鋼片鐵芯等，并用耐熱合金線材制作感應(yīng)電阻雙熱線圈，安放在高溫絕緣骨架上，最終裝配成容量為1000公斤的工頻電阻感應(yīng)爐。爐子的功率為200KW。用該爐熔煉鋁鎂合金，冶煉一爐耗時(shí)2.5小時(shí)，耗電量為500千瓦小時(shí)/噸。
權(quán)利要求
1.一種包含坩堝、感應(yīng)線圈、硅鋼片鐵芯的工頻電阻感應(yīng)爐，其特征在于感應(yīng)線圈是用實(shí)心的耐熱合金線材制成的感應(yīng)電阻雙熱線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的工頻電阻感應(yīng)爐，其特征在于感應(yīng)電阻雙熱線圈與坩堝之間是一空隙，間距為50～80毫米，中間沒(méi)有任何屏蔽隔熱物。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的工頻電阻感應(yīng)爐，其特征在于取消了感應(yīng)線圈的冷卻水系統(tǒng)。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明為感應(yīng)電阻加熱裝置。主要適用于金屬及其合金的熔煉。主要特征是用實(shí)心的耐熱合金線材代替紫銅管制作感應(yīng)線圈。該線圈既作為發(fā)熱體，又作為產(chǎn)生渦流感應(yīng)熱的感應(yīng)線圈。去除了感應(yīng)線圈的冷卻水系統(tǒng)。坩堝內(nèi)熔煉爐料的熱量一是來(lái)源于感應(yīng)線圈產(chǎn)生的渦流感應(yīng)熱，二是來(lái)源于感應(yīng)線圈作為發(fā)熱體所產(chǎn)生的電阻熱。該爐有效功率高，耗能低，與現(xiàn)有工頻感應(yīng)爐相比，熔煉金屬及合金時(shí)，可節(jié)電40％。
文檔編號(hào)F27B14/00GK87102657SQ87102657
公開(kāi)日1988年12月7日 申請(qǐng)日期1987年4月13日
發(fā)明者孟慶連 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan