專(zhuān)利名稱(chēng)：一種底注式中頻加熱保溫澆注電爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種底注式中頻加熱保溫澆注電爐，屬于機(jī)械行業(yè)鑄造生產(chǎn)線上 的一種專(zhuān)用機(jī)械化澆注設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前在鑄造生產(chǎn)中與造型線配套的澆注設(shè)備一般有以下幾種手工澆包、無(wú)加熱 澆注機(jī)、感應(yīng)加熱澆注爐。按加熱方式，感應(yīng)加熱澆注爐可分為有芯和無(wú)芯兩類(lèi)；按澆注方 式，澆注爐又可分為傾轉(zhuǎn)式、氣壓式等多種。工頻有芯保溫澆注設(shè)備國(guó)內(nèi)外已有生產(chǎn)，典型代表是容克、ABB等幾家公司的產(chǎn) 品。工頻有芯保溫澆注機(jī)械對(duì)金屬液的加熱是利用變壓器的工作原理，變壓器的初級(jí)為感 應(yīng)線圈；次級(jí)即被加熱的金屬液，相當(dāng)于封閉的單匝次級(jí)線圈；導(dǎo)磁體為一封閉框形鐵芯， 穿過(guò)初級(jí)線圈和被加熱的金屬液；當(dāng)線圈內(nèi)通入交變電流時(shí)，作為次級(jí)的金屬液因電磁感 應(yīng)產(chǎn)生的電流而被加熱。所謂有芯即指，結(jié)構(gòu)中存在一個(gè)穿過(guò)初級(jí)線圈和被加熱的金屬液 的導(dǎo)磁鐵芯。因要穿過(guò)赤熱的金屬液，溫度升高使磁材料的導(dǎo)磁率大大降低；設(shè)備的工作頻 率不宜太高，有芯爐工作頻率都是工頻。為保證爐內(nèi)金屬液的熱循環(huán)，工頻有芯保溫澆注設(shè) 備的感應(yīng)加熱部分只能放在設(shè)備底部，金屬液出口也只能設(shè)計(jì)在設(shè)備的上部。此類(lèi)澆注機(jī) 的缺點(diǎn)有四1、工頻加熱，電效率低。2、金屬液出口在上部，熔渣易隨金屬液進(jìn)入鑄型，造成 廢品。3、將熔融金屬液與感應(yīng)線圈及鐵芯爐隔開(kāi)的爐襯不能太厚，對(duì)其材質(zhì)要求也很高；4、 一旦開(kāi)爐就不能停，即使不生產(chǎn)也要供電保溫，停爐后爐襯會(huì)損壞。無(wú)加熱澆注機(jī)的種類(lèi)很多，機(jī)械化的使用解放了繁重的人工操作，免除或減輕了 鑄造生產(chǎn)線上澆注工人的繁重體力勞動(dòng)。但因隨時(shí)間的延續(xù)澆注機(jī)內(nèi)的熔融金屬溫度會(huì)下 降，無(wú)法保證鑄件的質(zhì)量。另外因金屬液溫度逐步降低，采用底注澆口極易造成澆口被凝固 金屬堵塞的故障，故無(wú)加熱澆注機(jī)不能選用出口截面積有限的底注澆注方式。由于上述的原因和操作習(xí)慣的影響，本實(shí)用新型實(shí)施之前中頻感應(yīng)加熱方法和底 注式澆注方式尚無(wú)同時(shí)在鑄造生產(chǎn)造型線澆注機(jī)上應(yīng)用的。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的不足，本實(shí)用新型提供一種底注式中頻加熱保溫澆注電 爐。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種底注式中頻加熱保溫澆注 電爐，感應(yīng)線圈和爐襯均為圓形，軸線垂直地面；感應(yīng)線圈包圍內(nèi)部無(wú)鐵芯或其他導(dǎo)磁體； 金屬液出口在澆注電爐的底部，三相整流然后逆變的電路結(jié)構(gòu)連接感應(yīng)線圈。優(yōu)選方案之一為一種底注式中頻加熱保溫澆注電爐，采用感應(yīng)加熱方法對(duì)電爐 內(nèi)的金屬液進(jìn)行加熱、保溫和溫度控制，加熱供電為中頻；爐體采用無(wú)芯和塞桿結(jié)構(gòu)，感應(yīng) 器內(nèi)部沒(méi)有導(dǎo)磁鐵芯，金屬熔液的出口通道“澆口”設(shè)在電爐底部。熔融金屬液從在電爐底 部的澆口流出，對(duì)造型線上已造好的鑄型進(jìn)行澆注充型；充型過(guò)程中，金屬液的流、斷及流量由塞桿控制。開(kāi)爐時(shí)，坩堝內(nèi)注入鑄型用的金屬液；向感應(yīng)器線圈中通入65-1500HZ的中頻電 流，金屬液被其自身內(nèi)部產(chǎn)生的電渦流加熱；金屬液的溫度由通入的中頻電流的功率控制。為感應(yīng)器線圈提供大功率中頻電流的裝置，其主電路采用三相可控硅整流然后逆 變的電路；該裝置可使用電子裝置調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角度或調(diào)整IGBT的通斷時(shí)間完成功 率控制。澆注過(guò)程中，向上提起塞桿則打開(kāi)澆口，金屬液從爐內(nèi)流出向鑄型充型；向下移動(dòng) 塞桿可關(guān)閉澆口，截?cái)嘟饘倭?，停止充型；控制塞桿提起高度，可控制金屬液的流量。本實(shí)用新型的加熱電力供給頻率為；范圍為65Hz至1500Hz。采用三相可控硅整流然后逆變成中頻的供電電路，對(duì)金屬液加熱、保溫和控制，提 高了電效率；免除了工頻加熱中平衡其他兩相用的大功率電抗和電容，簡(jiǎn)化了電路，降低了 成本；提高了爐內(nèi)金屬液溫度調(diào)節(jié)的可控和可靠性，簡(jiǎn)化了操控。為生產(chǎn)拍節(jié)快、產(chǎn)量大的 鑄件造型線提供一種底注式保溫澆注電爐；其澆注溫度可控，能夠適應(yīng)各種鑄件的工藝和 質(zhì)量要求。本實(shí)用新型解決了在造型線上的澆注機(jī)械中的底注式澆注問(wèn)題，消除了澆注過(guò)程 中爐渣易進(jìn)入鑄型機(jī)的弊病。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種底注式中頻加熱保溫澆注 電爐，用電解銅管制成感應(yīng)線圈，線圈為同一直徑圓形排繞。感應(yīng)器線圈外部裝有硅鋼片制成的磁軛，磁軛的作用是減少漏磁對(duì)線圈外部金屬 (包括爐體)的感應(yīng)。線圈的內(nèi)部為爐襯，也稱(chēng)“坩堝”；坩堝內(nèi)部形狀為圓筒狀。爐襯由耐火材料在開(kāi)爐前打結(jié)并燒結(jié)制成；線圈和爐體底部與爐襯之間襯有絕緣 用的絕緣隔如層。底注式澆口用成型的澆口磚，打結(jié)時(shí)鑲嵌在爐底部的爐襯中，澆口軸線垂直向上； 澆口磚用耐火材料預(yù)制而成。上述結(jié)構(gòu)安裝在爐體內(nèi)，爐體上部配有爐蓋。 爐蓋內(nèi)有耐火材料制成的爐襯，用以保溫。爐體和爐蓋的絕大部分用普通結(jié)構(gòu)鋼制作，靠近感應(yīng)線圈的部分采用非順磁的不 銹鋼制作。澆注過(guò)程中爐金屬液會(huì)逐步減少，液面會(huì)下降；為保證此過(guò)程中均有較高電效率 和爐內(nèi)金屬液的熱循環(huán)要求，要對(duì)線圈的高度進(jìn)行控制，線圈下沿應(yīng)略低于坩堝底，上沿應(yīng) 在坩堝滿載液面的1/3之上、3/4之下。與澆口磚的軸線對(duì)應(yīng)，爐蓋上開(kāi)有一孔；用耐火材料制成的塞桿由此孔穿過(guò)，垂直 安放；控制澆口開(kāi)閉的以調(diào)整熔融金屬液流出、斷流和流量。為感應(yīng)器線圈提供大功率中頻電流的裝置，其主電路采用三相可控硅整流然后逆 變的電路；該裝置可使用電子裝置調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角度或調(diào)整IGBT的通斷時(shí)間完成功 率控制。本實(shí)用新型的有益效果是使用底注技術(shù)，可減少鑄件廢品率，提高鑄件質(zhì)量。由于金屬在熔煉過(guò)程中，雜質(zhì)和熔渣均浮在液面；底注式澆注可避免雜質(zhì)和熔渣進(jìn)入鑄件型腔，大大減少?gòu)U品出現(xiàn)。使用中頻感應(yīng)加熱技術(shù)，可取代落后的無(wú)加熱澆注機(jī)和效率不高、保養(yǎng)繁瑣的工 頻澆注機(jī)。

圖1是本實(shí)用新型的底注式中頻加熱保溫澆注電爐結(jié)構(gòu)圖；圖中1.金屬液，2.爐襯(坩堝)，3.絕緣隔熱層，4.感應(yīng)線圈，5.磁軛，6.塞桿， 7.爐蓋，8.爐蓋內(nèi)爐襯，9.爐殼，10.保溫耐火磚，11.澆口磚。圖2是本實(shí)用新型的供電主電路原理圖；圖中QF1.主空氣斷路器，Lcl Lc3.工頻限流電感，VI V6.可控硅整流橋， L.平波電抗器，Lc4 Lc7.中頻限流電感，V7 V10.可控硅逆變橋，C.中頻諧振補(bǔ)償電 容，LT.感應(yīng)線圈。圖3本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)立體示意圖，圖中元器件標(biāo)號(hào)同圖1。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 本實(shí)用新型機(jī)械結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。感應(yīng)線圈4材質(zhì)為電解銅管，圓形密排繞 制。線圈匝間做兩層絕緣，內(nèi)層用云母帶纏繞，外層為玻璃絲帶，浸漆處理。感應(yīng)器線圈垂直安放，與爐體中心軸線同軸。感應(yīng)器線圈外部裝有磁軛5，磁軛用硅鋼片制成，磁軛的功能作用是減少漏磁對(duì)線 圈外部金屬(包括爐體)的感應(yīng)；在結(jié)構(gòu)上起支撐和固定感應(yīng)線圈的作用。爐殼9為焊接結(jié)構(gòu)件主要是支撐并固定線圈、磁軛等爐內(nèi)部件使之成為整體。爐殼按材質(zhì)不同分為三部分，上部和爐底部分使用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，中間部分用 非順磁質(zhì)的不銹鋼。爐襯2(也稱(chēng)“坩堝”)在線圈的內(nèi)側(cè)，內(nèi)部形狀為圓筒狀。爐襯由耐火材料在開(kāi)爐前打結(jié)并燒結(jié)制成。爐襯和線圈之間有絕緣隔熱層3。絕緣隔熱層內(nèi)層(靠近線圈側(cè))材質(zhì)為云母板，起絕緣作用；外層為石棉布或硅酸 鋁纖維氈，起隔熱和阻擋爐襯材料在打結(jié)時(shí)外泄的作用。圖1中保溫耐火磚10起保溫作用。底注式澆口 11使用成型的澆口磚，打結(jié)時(shí)鑲嵌在爐底部的爐襯中，澆口軸線垂直 向上；澆口磚用耐火材料在爐襯打結(jié)前預(yù)制。爐體上部配有爐蓋7，材質(zhì)為普通結(jié)構(gòu)鋼；爐蓋中部開(kāi)一孔(見(jiàn)圖1)，用于塞桿安裝。爐蓋的爐襯8用耐火材料制成，用以保溫。正常工作時(shí)，爐襯內(nèi)裝載澆注鑄型用的 熔融金屬液1。澆注過(guò)程中爐內(nèi)的金屬液逐步減少，液面會(huì)下降；為保證在最低液面時(shí)系統(tǒng)仍能 保持較高電效率并還能滿足爐內(nèi)金屬液的熱循環(huán)要求，線圈的安裝高度應(yīng)進(jìn)行控制，線圈
5下沿應(yīng)略低于坩堝底，上沿應(yīng)在爐內(nèi)滿載是熔液高度的1/3之上3/4之下，建議取1/2。用耐火材料制成的塞桿6，垂直安裝在爐子中心線上；可沿爐子中心線上下移動(dòng)， 控制澆口開(kāi)閉的以調(diào)整熔融金屬液流出、斷流和流量。開(kāi)爐時(shí)，坩堝內(nèi)注入鑄型用的金屬液；向感應(yīng)器線圈中通入65-1500HZ的中頻電 流，金屬液被其自身內(nèi)部產(chǎn)生的電渦流加熱；調(diào)整中頻供電功率可控制金屬液的溫度。為感 應(yīng)器線圈提供大功率中頻電流的裝置，主電路采用三相可控硅整流然后逆變的電路；使用 電子電路調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角度或調(diào)整IGBT的通斷時(shí)間，完成功率控制。澆注過(guò)程中，向上提起塞桿則打開(kāi)澆口，金屬液從爐內(nèi)流出向鑄型充型；向下移動(dòng) 塞桿可關(guān)閉澆口，截?cái)嘟饘倭?，停止充型；控制塞桿提起高度，可控制金屬液的流量。本實(shí)用新型所需的中頻供電方法有多種，可以選擇其中一種，典型的實(shí)施方法如 下首先將工業(yè)電網(wǎng)提供的三相工頻電整流成直流，經(jīng)電抗器濾波后逆變成所需的中 頻供給電爐加熱。實(shí)現(xiàn)此過(guò)程的主電路見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖2。如圖2所示，三相可控硅整流然后逆變的電路的結(jié)構(gòu)為VI V6組成三相整流橋； 三相整流橋的輸出一端接平波電抗器L濾波后連接V7 V10組成逆變橋電路的輸入一端， 三相整流橋的輸出另一端接平波電抗器L濾波后連接V7 V10組成逆變橋電路的輸入另一端。感應(yīng)器線圈LT作為負(fù)載，連接在逆變橋另的輸出點(diǎn)；中頻諧振補(bǔ)償電容C并聯(lián)在 感應(yīng)器線圈LT兩端。圖中VI V6組成三相整流橋，將工頻電力供電整流，變成的直流；直流電流經(jīng)平 波電抗器L濾波送至V7 V10組成逆變橋轉(zhuǎn)變成中頻，感應(yīng)器線圈LT作為負(fù)載，連接在逆變橋的輸出點(diǎn)。電器上，感應(yīng)器線圈是一個(gè)感 性元件，功率因數(shù)很低，中頻諧振補(bǔ)償電容C并聯(lián)在線圈兩端作為功率補(bǔ)償。調(diào)整VI V6 橋路可控硅的觸發(fā)角可控制電路的輸出功率。調(diào)整V7 V10橋路可控硅的觸發(fā)角可跟蹤 負(fù)載頻率。
權(quán)利要求一種底注式中頻加熱保溫澆注電爐，其特征是感應(yīng)線圈和爐襯均為圓形，軸線垂直地面；感應(yīng)線圈包圍內(nèi)部無(wú)鐵芯或其他導(dǎo)磁體；金屬液出口在澆注電爐的底部，三相整流然后逆變的電路結(jié)構(gòu)連接感應(yīng)線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種底注式中頻加熱保溫澆注電爐，其特征是電解銅管組 成感應(yīng)線圈，線圈為同一直徑圓形排繞；感應(yīng)器線圈外部裝有硅鋼片制成的磁軛；線圈的內(nèi)側(cè)為爐襯或稱(chēng)坩堝；坩堝內(nèi)部形狀為圓筒狀；線圈和爐體底部與爐襯之間襯有絕緣用的絕緣隔如層；底注式澆口用成型的澆口磚，打結(jié)時(shí)鑲嵌在爐底部的爐襯中，澆口軸線垂直向上；澆口 磚為耐火材料；上述結(jié)構(gòu)在爐體內(nèi)，爐體上部配有爐蓋； 爐蓋內(nèi)有耐火材料制成的爐襯；爐體和爐蓋為普通結(jié)構(gòu)鋼，靠近感應(yīng)線圈的部分為非順磁的不銹鋼；線圈下沿低于坩堝底，上沿在坩堝滿載液面的1/3之上、3/4之下；與澆口磚的軸線對(duì)應(yīng)，爐蓋上開(kāi)有一孔；用耐火材料制成的塞桿由此孔穿過(guò)，垂直安放；為感應(yīng)器線圈提供大功率中頻電流的裝置，其主電路為三相可控硅整流然后逆變的電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種底注式中頻加熱保溫澆注電爐，其特征是三相整流然 后逆變的電路結(jié)構(gòu)V1 V6組成三相整流橋，三相整流橋的輸出一端接平波電抗器L，濾波 后連接V7 VlO組成逆變橋電路的輸入一端，三相整流橋的輸出另一端接平波電抗器L，濾 波后連接V7 VlO組成逆變橋電路的輸入另一端；整流元件為可控硅或大功率二極管，逆 變?cè)榭煽毓杌騃GBT ；感應(yīng)器線圈LT作為負(fù)載，連接在逆變橋另的輸出點(diǎn)；中頻諧振補(bǔ)償電容C并聯(lián)在感應(yīng) 器線圈LT兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種底注式中頻加熱保溫澆注電爐，其特征是使用感 應(yīng)加熱的中頻供電頻率在65赫茲至1500赫茲之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種底注式中頻加熱保溫澆注電爐，其特征是感應(yīng)線圈材 質(zhì)為電解銅管，圓形密排繞制，線圈匝間做兩層絕緣，內(nèi)層用云母帶纏繞，外層為玻璃絲帶，浸漆處理； 感應(yīng)器線圈垂直安放，與爐體中心軸線同軸；爐殼的上部和爐底部分為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，中間部分為非順磁質(zhì)的不銹鋼； 爐襯在線圈的內(nèi)側(cè)，內(nèi)部形狀為圓筒狀； 爐襯和線圈之間有絕緣隔熱層；絕緣隔熱層內(nèi)層材質(zhì)為云母板；外層為石棉布或硅酸鋁纖維氈。
專(zhuān)利摘要一種底注式中頻加熱保溫澆注電爐，屬于機(jī)械行業(yè)鑄造領(lǐng)域。感應(yīng)線圈和爐襯均為圓形，軸線垂直地面；感應(yīng)線圈包圍內(nèi)部無(wú)鐵芯或其他導(dǎo)磁體；金屬液出口在澆注電爐的底部，三相整流然后逆變的電路結(jié)構(gòu)連接感應(yīng)線圈。用于對(duì)造型線上的鑄型進(jìn)行機(jī)械化的澆注充型，具有升溫、保溫和快速澆注功能。爐體采用無(wú)芯結(jié)構(gòu)；用感應(yīng)加熱方法電爐內(nèi)的金屬液進(jìn)行加熱、保溫和溫度控制，加熱供電為中頻；本實(shí)用新型使用底注技術(shù)，可減少鑄件廢品率，提高鑄件質(zhì)量。由于金屬在熔煉過(guò)程中，雜質(zhì)和熔渣均浮在液面；底注式澆注可避免雜質(zhì)和熔渣進(jìn)入鑄件型腔，大大減少?gòu)U品出現(xiàn)。使用中頻感應(yīng)加熱技術(shù)，可取代落后的無(wú)加熱澆注機(jī)和效率不高、保養(yǎng)繁瑣的工頻澆注機(jī)。
文檔編號(hào)F27B14/06GK201600023SQ20092029250
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者白今田, 趙剛, 趙澤時(shí) 申請(qǐng)人:北京機(jī)電院高技術(shù)股份有限公司