[其他]石墨元件感應爐

無效

• 申請號: 86108553
• 申請日: 1986-12-17
• 公開（公告）號: CN86108553A
• 公開（公告）日: 1987-07-22
• 發明（設計）人: 羅炳根
• 申請（專利權）人: 江西坩堝廠
• 主分類號: F27B14/06
• 分類號: F27B14/06
• 代理公司: 江西省專利服務中心
• 代理人: 陳敬華

本發明是關于提供一種新型的熔煉各種有色金屬及其合金與黑色金屬和特種合金的石墨元件感應爐。

目前國內外采用的高、中工頻感應爐，均采用鎂砂搗打燒結坩堝，水冷銅管感應加熱裝置。日本專利昭和54-39842采用氧化鎂砂加少量石墨制成的坩堝，其加熱系統仍是水冷銅管感應加熱器。此類熔爐的弊端：一是能耗高，效率低（僅有8-12%），且多數不適應間歇式生產和多種牌號合金的熔煉;二是設備投資較大，占地面積亦大，以日本富士公司生產的無芯工頻熔爐為例，一只容量250公斤的熔爐占地45-50平方米，且感應線圈必須水冷卻，不僅增加供水、凈水設備，浪費水（如西德Demag公司提供的無芯工頻感應熔化爐化每百公斤銅耗水0.5噸，我國的一般要耗水0.7噸以上），還耗費能源，據有關資料介紹，冷卻水的耗熱量約占熔爐熱量的25-30%;三是感應熔爐大都需要啟熔塊或加一些底子熔液，相當麻煩，極不方便。

本發明的目的在于提供一種以熱傳導性能優良的碳素石墨帶線圈取代貴重的空心銅管線圈的石墨元件感應爐這種石墨元件感應爐，不但能夠克服現有熔爐的上述缺點，而且應用范圍廣：除采用工頻外，配合中頻、高頻設備供電也能適應。能廣泛用于金屬熔煉，除用于有色金屬及其合金的熔煉外，還可用于鑄鐵的熔煉和保溫澆鑄。

本發明的原理及特點是：當坩堝外之感應線圈通以交變電流時，即產生交變磁場。一方面，全碳石墨坩堝本體感應發熱傳導至被熔金屬;另一方面，坩堝內金屬中的交變磁場產生感應電勢，因其短路連接而感應產生強電流，使被熔金屬加速熔化。眾所周知，金屬熔化是感應電流受電阻作用的結果，金屬的電阻愈大，則加熱效果愈明顯。但是現有的高、中、工頻感應熔爐大多采用搗打材料，電熱效應只靠被熔金屬產生渦流發熱，對鋼、鐵的適應性可以，對銅、鋁等電阻率低的金屬則加熱效果不明顯，加熱速度也較慢。石墨元件感應爐則大為改善這一性能，這是由于全碳石墨坩堝本身就會感應發熱而傳導至金屬發熱熔化所致。因此石墨元件感應爐不需要啟熔塊或啟爐熔液，因而大大改善了有色金屬（即電阻率低的金屬）的熔化效果和加熱速度。這是本發明的顯著特點之一。

現有的感應熔爐，由于在感應線圈中通過的電流較大，以致在感應器中的電損失達到爐子有功功率的25-30%，這部分損失將變為很大的熱量，就必然要對感應線圈進行人工冷卻。石墨元件感應爐則不然，因為碳素石墨帶線圈可以承受高達1900℃的溫度，且在高溫下導電性能仍然優良，只要線圈截面積恰當，完全能夠滿足導電要求。而且這種線圈產生的電阻熱仍然可以傳導給全碳石墨坩堝而變為有效功率。換言之，即可將感應熔爐電損失的25-30%的功率變為石墨元件感應爐的有效功率。這是本發明的顯著特點之二。

由于采用碳素石墨帶線圈，線圈可以緊貼在全碳石墨坩堝本體周圍涂上僅3-5毫米的高溫絕緣層上，使線圈直徑比一般感應爐的空心銅管線圈直徑至少要小50毫米以上，根據畢奧-薩伐爾-拉普拉斯定律，在電流強度一定的情況下，電磁場強度一旦增加，那末電熱效應就相對提高很多。由于磁場強度提高，因此有效磁通密度就增大，即坩堝內空磁通量比一般感應熔爐增大，感生電流公式Ii＝ (εi)/(R) ＝- 1/(R) · (dφ)/(dt) 表明，在供給線圈電源頻率一定的情況下，同種被熔金屬產生的感生電流即相對增大，所以石墨元件感應爐的電磁發熱效應明顯提高。這是本發明的顯著特點之三。

為了有利于延長石墨元件感應爐的使用壽命，可以在全碳石墨坩堝本體中加上一個石墨坩堝，使其具有可更換性，從而可大大提高整個石墨元件感應爐的使用壽命。況且全碳石墨坩堝還具有可修補性。這是本發明的顯著特點之四。

本發明的石墨元件感應爐工藝簡單，制造容易，與同容量的電爐相比，其價格只值十分之一至幾十分之一;占地小，可在任何地方置放，也可任意移動，使用維修簡便。由于坩堝內壁不粘金屬液，因而可用一個石墨元件感應爐間歇地熔煉多種牌號金屬合金。這是本發明的顯著特點之五。

發明的具體結構由下面的實施例及附圖給出。

附圖是本發明的石墨元件感應爐的剖面圖，圖中編號分別為：

1.全碳石墨坩堝本體????2.高溫絕緣層

3.石墨帶線圈????4.線圈導線

5.出液口????6.高溫隔熱絕緣層

7.隔熱層????8.坩堝支承磚

9.金屬外殼

當全碳石墨坩堝本體（1）液壓成型燒成后，在其周圍刮覆厚為3～5毫米由（按重量%）45-55的剛玉、25～30的氧化鋁土、10-20的高鋁耐火粘土和0.2-1的硼酸配制而成的高溫絕緣層（2）;把由（按重量%）1.5-2的硅酸鋁耐火纖維、1.5-2的高鋁耐火纖維、1-2的碳素纖維、50-55的石墨粉、15-18的碳化硅、2-4的金屬硅、10-12的瀝青、2-4的樹脂和0.5-1的硼酸配制壓制成型的石墨帶，經在預制件上方繞成感應器線圈（3）套上坩堝本體（1），爾后粗糙地糊上10毫米以上厚度的以（按重量%）5-12的氧化鋁土、10-16的高鋁耐火粘土、0.3-1的硼酸和平衡量氧化鎂砂混料作高溫隔熱絕緣層（6），同時以此固定線圈（3），且保護石墨帶線圈不氧化;再將套好石墨帶線圈的全碳石墨坩堝本體放入金屬外殼（9）內底部的支承磚（8）上，筑入至少25毫米的硅藻土或全鎂砂的高溫隔熱層（7）。