CN112325641A - 一种真空熔炼感应线圈装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空熔炼感应线圈装置，包括熔炉坩埚、感应线圈装置和隔离保护层，述熔炉坩埚用于熔炼金属液，所述感应线圈装置用于产生磁场，使熔炉坩埚内部金属液流动，所述隔离保护层用于防止熔炉坩埚产生的裂纹影响到感应线圈装置，所述感应线圈装置包括主磁场生成装置和副磁场生成装置，所述主磁场生成装置设置于熔炉坩埚外侧，用于产生旋转磁场，使金属液流动，所述副磁场生成装置设置于熔炉坩埚底部。本发明具有如下优点：通过设置陶瓷壳体配合气凝胶，在隔离保护层的作用下，可以极大的保护感应线圈，同时降低热胀冷缩带来的影响，双感应线圈装置的设置可以使坩埚体内的金属液在搅拌的过程中更加均匀，同时也可以提高搅拌效率。

Description

一种真空熔炼感应线圈装置

技术领域

本发明涉及真空熔炼技术领域，具体是指一种真空熔炼感应线圈装置。

背景技术

气体雾化法广泛应用于金属粉末，特别是球形金属粉末的制备。在气体雾化制粉过程中，熔融的金属液需先后流经中间包内保温坩埚锅体和导流管，再经雾化喷嘴雾化。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。由于长期处于高温状态，因此坩埚体会产生裂缝，金属液体就会顺着裂纹浸润出坩埚，如果没有任何保护措施，可能会击穿感应线圈；而且现有的电磁线圈多数为单层，其产生的旋转磁场对金属溶液只能进行横向搅拌，从而会导致坩埚体内部搅拌不够均匀。

发明内容

本申请实施例通过提供一种真空熔炼感应线圈装置，解决了现有技术中感应线圈缺乏保护设置以及搅拌不均匀的问题，实现了保护感应线圈，提高安全性，使坩埚体内金属液搅拌更加均匀。

本申请实施例提供了一种真空熔炼感应线圈装置，包括熔炉坩埚、感应线圈装置和隔离保护层，

所述熔炉坩埚用于熔炼金属液，

所述感应线圈装置用于产生磁场，使熔炉坩埚内部金属液流动，

所述隔离保护层用于防止熔炉坩埚产生的裂纹影响到感应线圈装置，

所述感应线圈装置包括主磁场生成装置和副磁场生成装置，

所述主磁场生成装置设置于熔炉坩埚外侧，用于产生旋转磁场，使金属液流动，

所述副磁场生成装置设置于熔炉坩埚底部，用于与主磁场生成装置配合施加交变电磁场，强化金属液对流运动，

所述主磁场生成装置和副磁场生成装置均由电磁线圈、上水冷圈、下水冷圈和壳体组成，

所述主磁场生成装置内部设有双层电磁线圈、水冷圈和下水冷圈，用于产生叠加的旋转磁场，

所述副磁场生成装置内部设有单层电磁线圈、水冷圈和下水冷圈，

所述壳体用于放置并保护电磁线圈、上水冷圈和下水冷圈，

所述电磁线圈用于产生电磁场，

所述上水冷圈和下水冷圈用于给电磁线圈降温，

所述壳体内设有气凝胶，用于隔热和提供电磁线圈、上水冷圈和下水冷圈膨胀空间，

所述气凝胶包括片状气凝胶和颗粒状气凝胶，所述片状气凝胶设置于电磁线圈、水冷圈和下水冷圈两侧，所述颗粒状气凝胶设置于电磁线圈、水冷圈和下水冷圈之间。

优选的，所述隔离保护层材料为云母板。

优选的，所述气凝胶为二氧化硅气凝胶。

优选的，所述壳体由陶瓷材料制成。

优选的，所述壳体顶部设有添料口，底部设有出料口。

优选的，所述壳体上设有与上水冷圈和下水冷圈相配合的水嘴。

优选的，所述上水冷圈和下水冷圈均采用和电磁线圈相同的铜管绕制。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

通过设置陶瓷壳体配合气凝胶，在隔离保护层的作用下，可以极大的保护感应线圈，同时降低热胀冷缩带来的影响，双感应线圈装置的设置可以使坩埚体内的金属液在搅拌的过程中更加均匀，同时也可以提高搅拌效率。

附图说明

图1是一种真空熔炼感应线圈装置结构示意图。

图2是一种真空熔炼感应线圈装置的感应线圈装置结构示意图。

图3是一种真空熔炼感应线圈装置的结构示意图。

图中，1、熔炉坩埚；2、感应线圈装置；3、隔离保护层；4、主磁场生成装置；5、副磁场生成装置；6、电磁线圈；7、上水冷圈；8、下水冷圈；9、壳体；10、气凝胶；11、添料口；12、出料口；13、水嘴。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。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。

本发明解决了现有技术中感应线圈缺乏保护设置以及搅拌不均匀的问题，实现了保护感应线圈，提高安全性，使坩埚体内金属液搅拌更加均匀。

实施例一

结合附图1-2，一种真空熔炼感应线圈装置，包括熔炉坩埚1、感应线圈装置2和隔离保护层3，

所述熔炉坩埚1用于熔炼金属液，

所述感应线圈装置2用于产生磁场，使熔炉坩埚1内部金属液流动，

所述隔离保护层3用于防止熔炉坩埚1产生的裂纹影响到感应线圈装置2，

所述感应线圈装置2包括主磁场生成装置4和副磁场生成装置5，

所述主磁场生成装置4设置于熔炉坩埚1外侧，用于产生旋转磁场，使金属液流动，

所述副磁场生成装置5设置于熔炉坩埚1底部，用于与主磁场生成装置4配合施加交变电磁场，强化金属液对流运动，

在坩埚体侧部和底部设置双磁场，并通过外部的变频电源对感应线圈的电流大小和电流方向的控制，可以在坩埚体内部形成不同的交变磁场，实现金属熔液如水平旋转、上下翻转、螺旋运动等对流模式的控制；

所述主磁场生成装置4和副磁场生成装置5均由电磁线圈6、上水冷圈7、下水冷圈8和壳体9组成，上水冷圈7、下水冷圈8可以有效的对电磁线圈6进行降温，

所述主磁场生成装置4内部设有双层电磁线圈6、水冷圈7和下水冷圈8，用于产生叠加的旋转磁场，两层线圈都产生旋转磁场，磁场的叠加强化了坩埚体内部的流动，对金属熔液进行更加充分的搅拌，使金属熔液中的成分在坩埚体器内分布更加均匀；

所述副磁场生成装置5内部设有单层电磁线圈6、水冷圈7和下水冷圈8，

所述壳体9用于放置并保护电磁线圈6、上水冷圈7和下水冷圈8，

所述电磁线圈6用于产生电磁场，

所述上水冷圈7和下水冷圈8用于给电磁线圈6降温，

所述壳体9内设有气凝胶10，用于隔热和提供电磁线圈6、上水冷圈7和下水冷圈8膨胀空间，气凝胶10不仅具有良好的隔热性、热稳定性和耐热冲击性，同时还具有良好的膨胀作用，可以随着电磁线圈6、上水冷圈7和下水冷圈8的同步实现热胀冷缩，避免过于刚性导致挤压电磁线圈6、上水冷圈7和下水冷圈8的情况发生，大大提高了安全性，

所述气凝胶10包括片状气凝胶和颗粒状气凝胶，所述片状气凝胶设置于电磁线圈6、水冷圈7和下水冷圈8两侧，

片状气凝胶可以满足径向膨胀需求以及隔热性，在壳体内固定支撑电磁线圈6、水冷圈7和下水冷圈8。

颗粒状气凝胶设置于电磁线圈6、水冷圈7和下水冷圈8之间，由于正常管道设置较近，而且受热会膨胀，因此采用颗粒状气凝胶填充入电磁线圈6、水冷圈7和下水冷圈8之间，可以在管道之间起到一定的隔热效果，同时在膨胀时提供膨胀空间，避免过于刚性的材料在管道膨胀时无法形变而造成管道破裂的情况发生。

所述隔离保护层3材料为云母板，可有效的阻止金属液体继续流向感应线圈。

所述气凝胶10为二氧化硅气凝胶，二氧化硅气凝胶的熔点一般在1545摄氏度左右，可以抵抗高温，再由隔离保护层3以及陶瓷壳体9的保护下，可以有效的避免高温对感应线圈的影响。

所述壳体9由陶瓷材料制成，具有良好的隔热保护性。

所述壳体9顶部设有添料口11，底部设有出料口12，方便添加、更换内部的颗粒状气凝胶。

所述壳体9上设有与上水冷圈7和下水冷圈8相配合的水嘴13，通过水嘴可以方便的循环冷却水。

所述上水冷圈7和下水冷圈8均采用和电磁线圈6相同的铜管绕制，绕制上省工省时，在加热过程中，整个线圈的热胀冷缩是一致的，是同步的，避免了内应力不一样造成的事故。

实施例二

结合附图3，所述副磁场生成装置5内部也可以采用双层电磁线圈6、水冷圈7和下水冷圈8结构，提供持续电磁搅拌，强化金属液对流运动，维持金属液成分均匀。

实施例三

结合附图3，所述主磁场生成装置4的长度为熔炉坩埚1的1.5-2倍，可以在外部设备的驱动下在熔炉坩埚外部上下移动，可以让主磁场生成装置4内侧与熔炉坩埚1之间的受热面不断变化，避免一个受热面持续受热，实现多个面交替受热，可以延长使用寿命。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

通过设置陶瓷壳体配合气凝胶，在隔离保护层的作用下，可以极大的保护感应线圈，同时降低热胀冷缩带来的影响，双感应线圈装置的设置可以使坩埚体内的金属液在搅拌的过程中更加均匀，同时也可以提高搅拌效率。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种真空熔炼感应线圈装置，包括熔炉坩埚(1)、感应线圈装置(2)和隔离保护层(3)，

所述熔炉坩埚(1)用于熔炼金属液，

所述感应线圈装置(2)用于产生磁场，使熔炉坩埚(1)内部金属液流动，

所述隔离保护层(3)用于防止熔炉坩埚(1)产生的裂纹影响到感应线圈装置(2)，

其特征在于：所述感应线圈装置(2)包括主磁场生成装置(4)和副磁场生成装置(5)，

所述主磁场生成装置(4)设置于熔炉坩埚(1)外侧，用于产生旋转磁场，使金属液流动，

所述副磁场生成装置(5)设置于熔炉坩埚(1)底部，用于与主磁场生成装置(4)配合施加交变电磁场，强化金属液对流运动，

所述主磁场生成装置(4)和副磁场生成装置(5)均由电磁线圈(6)、上水冷圈(7)、下水冷圈(8)和壳体(9)组成，

所述主磁场生成装置(4)内部设有双层电磁线圈(6)、水冷圈(7)和下水冷圈(8)，用于产生叠加的旋转磁场，

所述副磁场生成装置(5)内部设有单层电磁线圈(6)、水冷圈(7)和下水冷圈(8)，

所述壳体(9)用于放置并保护电磁线圈(6)、上水冷圈(7)和下水冷圈(8)，

所述电磁线圈(6)用于产生电磁场，

所述上水冷圈(7)和下水冷圈(8)用于电磁线圈(6)降温，

所述壳体(9)内设有气凝胶(10)，用于隔热和提供电磁线圈(6)、上水冷圈(7)和下水冷圈(8)膨胀空间，

所述气凝胶(10)包括片状气凝胶和颗粒状气凝胶，所述片状气凝胶设置于电磁线圈(6)、水冷圈(7)和下水冷圈(8)两侧，所述颗粒状气凝胶设置于电磁线圈(6)、水冷圈(7)和下水冷圈(8)之间。

2.如权利要求1所述的一种真空熔炼感应线圈装置，其特征在于：所述隔离保护层(3)材料为云母板。

3.如权利要求1所述的一种真空熔炼感应线圈装置，其特征在于：所述气凝胶(10)为二氧化硅气凝胶。

4.如权利要求1所述的一种真空熔炼感应线圈装置，其特征在于：所述壳体(9)由陶瓷材料制成。

5.如权利要求1所述的一种真空熔炼感应线圈装置，其特征在于：所述壳体(9)顶部设有添料口(11)，底部设有出料口(12)。

6.如权利要求1所述的一种真空熔炼感应线圈装置，其特征在于：所述壳体(9)上设有与上水冷圈(7)和下水冷圈(8)相配合的水嘴(13)。

7.如权利要求1所述的一种真空熔炼感应线圈装置，其特征在于：所述上水冷圈(7)和下水冷圈(8)均采用和电磁线圈(6)相同的铜管绕制。

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