本發(fā)明涉及金屬熔煉技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于感應(yīng)熔煉爐的液態(tài)金屬和水的雙路冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

強化熔煉是冶金工藝熔煉發(fā)展和設(shè)備革新的重要方向，在熔煉合金的過程中需要對熔煉爐進行冷卻降溫，因此高效的冷卻技術(shù)對保障強化熔煉具有重要作用。

現(xiàn)有技術(shù)中用于感應(yīng)熔煉爐的冷卻系統(tǒng)通常為水冷式，即采用水作為冷卻介質(zhì)來降低熔煉爐的工作溫度。該冷卻系統(tǒng)一般包括儲水罐、進水管和回水管，進水管的一端連接在儲水罐的中下部、另一端與熔煉爐的冷卻水入口連接；回水管的一端連接在儲水罐的頂部、另一端與熔煉爐的冷卻水出口連接。但是，由于水的換熱效率較低，因此現(xiàn)有的冷卻系統(tǒng)難以滿足將熔煉爐內(nèi)部由高溫快速冷卻至常溫的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)中冷卻效率低的技術(shù)問題。

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于感應(yīng)熔煉爐的液態(tài)金屬和水的雙路冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括雙孔管、第一單孔管、第二單孔管、冷卻器、水泵和液態(tài)金屬泵，所述雙孔管的一端纏繞在熔煉爐的坩堝外壁上、另一端設(shè)置在冷卻器內(nèi)，水通道液態(tài)金屬通道所述雙孔管具有水通道和液態(tài)金屬通道，所述液態(tài)金屬泵的兩端通過兩根所述第一單孔管分別與所述液態(tài)金屬通道的進口和出口連通、以形成液態(tài)金屬的循環(huán)回路，所述水泵的兩端通過兩根所述第二單孔管分別與所述水通道的進口和出口連通、以形成水循環(huán)回路。

其中，還包括設(shè)置在所述雙孔管與所述第一單孔管和所述第二單孔管之間的連接器，所述連接器的頂端設(shè)有雙孔管連接孔，連接器的底端設(shè)有兩個單孔管連接孔，所述的雙孔管連接孔通過兩個管道分別與兩個單孔管連接孔連通，所述的雙孔管連接孔與雙孔管連接，所述的兩個單孔管連接孔分別與所述第一單孔管和所述第二單孔管連接。

其中，所述液態(tài)金屬的熔點低于30℃。

其中，所述液態(tài)金屬為鎵、鎵銦合金、鎵錫合金、鎵鋁合金、鎵鋅合金、鎵銦錫合金或鎵銦錫鋅合金。

其中，所述液態(tài)金屬泵為壓電泵、電磁泵或蠕動泵。

其中，所述液態(tài)金屬通道和/或所述水通道的橫截面為圓形、橢圓形、正方形或多邊形。

其中，所述雙孔管和所述第一單孔管的材質(zhì)為不銹鋼或銅。

其中，所述液態(tài)金屬泵的功率為3-1000w。

其中，所述水泵的功率為10-1500w。

其中，所述冷卻器包括殼體和設(shè)置在所述殼體上的風扇，所述雙孔管的第二端設(shè)置在所述殼體中。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝，通過利用雙孔管形成的液態(tài)金屬回路和水回路來同時冷卻熔煉爐，既提高了冷卻效率，又降低了成本；另外，通過調(diào)節(jié)液態(tài)金屬泵和水泵的功率來改變液態(tài)金屬和水的流速，進而可實現(xiàn)冷卻速率的調(diào)整。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的一種用于感應(yīng)熔煉爐的液態(tài)金屬和水的雙路冷卻系統(tǒng)的示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例的一種用于感應(yīng)熔煉爐的液態(tài)金屬和水的雙路冷卻系統(tǒng)中雙孔管的一種截面示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例的一種用于感應(yīng)熔煉爐的液態(tài)金屬和水的雙路冷卻系統(tǒng)中雙孔管的另一種截面示意圖。

附圖標記：

1、雙孔管；1-1、液態(tài)金屬通道；1-2、水通道；2、第一單孔管；

3、第二單孔管；4-1、殼體；4-2、風扇；5、液態(tài)金屬泵；

6、水泵；7、熔煉爐；8、連接器。

具體實施方式

為使發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合發(fā)明中的附圖，對發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚地描述，顯然，所描述的實施例是發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诎l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。術(shù)語“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”、“前端”、“后端”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在發(fā)明中的具體含義。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種用于感應(yīng)熔煉爐的液態(tài)金屬和水的雙路冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括雙孔管1、第一單孔管2、第二單孔管3、冷卻器、水泵6和液態(tài)金屬泵5，所述雙孔管1的一端纏繞在熔煉爐7的坩堝外壁上、另一端設(shè)置在冷卻器內(nèi)，且設(shè)置在冷卻器內(nèi)的該段雙孔管1的形狀優(yōu)選為螺旋狀或盤管狀，以便通過增大雙孔管1與冷卻器之間的換熱面積來快速降低雙孔管1內(nèi)液態(tài)金屬和水的溫度；所述雙孔管1具有水通道1-2和液態(tài)金屬通道1-1，所述液態(tài)金屬泵5的兩端通過兩根所述第一單孔管2分別與所述液態(tài)金屬通道1-1的進口和出口連通、以形成液態(tài)金屬的循環(huán)回路，即其中一根第一單孔管2的一端與液態(tài)金屬通道1-1的出口連通、另一端與液態(tài)金屬泵5的進口連通；另一根第一單孔管2的一端與液態(tài)金屬泵5的出口連通、另一端與液態(tài)金屬通道1-1的進口連通。所述水泵6的兩端通過兩根所述第二單孔管3分別與所述水通道1-2的進口和出口連通、以形成水循環(huán)回路，即其中一根第二單孔管3的一端與水通道1-2的出口連通、另一端與水泵6的進口連通；另一根第二單孔管3的一端與水泵6的出口連通、另一端與水通道1-2的進口連通。

由此，當熔煉爐7需要冷卻時，啟動液態(tài)金屬泵5、水泵6和冷卻器。當液態(tài)金屬泵5啟動時，液態(tài)金屬開始在液態(tài)金屬循環(huán)回路中循環(huán)流動，即液態(tài)金屬首先流入熔煉爐7，通過導(dǎo)熱、輻射和對流等方式與熔煉爐7的坩堝進行換熱，充分吸收坩堝傳遞的熱量后，再流入冷卻器進行降溫，降溫后的液態(tài)金屬又可再流入熔煉爐7吸收熱量。同理，當水泵6啟動時，水開始在水循環(huán)回路中循環(huán)流動，即水首先流入熔煉爐7，通過導(dǎo)熱、輻射和對流等方式與熔煉爐7的坩堝進行換熱，充分吸收坩堝傳遞的熱量后，再流入冷卻器進行降溫，降溫后的水又可流入熔煉爐7吸收熱量。由于液態(tài)金屬的熱導(dǎo)率是水的49倍左右，對流換熱系數(shù)也明顯高于水的對流換熱系數(shù)，因此通過采用液態(tài)金屬和水同時來冷卻熔煉爐7，不僅能大大提高冷卻效率，而且由于水廉價易得，且液態(tài)金屬易于回收、可重復(fù)利用、損耗極低，從而可顯著節(jié)約成本。另外，可通過分別調(diào)節(jié)液態(tài)金屬泵5和水泵6的功率來改變液態(tài)金屬和水的流速，進而可實現(xiàn)冷卻速率的調(diào)節(jié)。也就是說，當需要增大冷卻速率時，可通過增大液態(tài)金屬泵5的功率來提高液態(tài)金屬的流速，從而可增大單位時間內(nèi)液態(tài)金屬從熔煉爐7帶出的熱量，以此增大冷卻速率。

優(yōu)選地，還包括設(shè)置在所述雙孔管1與所述第一單孔管2和所述第二單孔管3之間的連接器8，所述連接器8的頂端設(shè)有雙孔管連接孔，連接器8的底端設(shè)有兩個單孔管連接孔，所述的雙孔管連接孔通過兩個管道分別與兩個單孔管連接孔連通，所述的雙孔管連接孔與雙孔管1連接，所述的兩個單孔管連接孔分別與所述第一單孔管2和所述第二單孔管3連接。由于液態(tài)金屬泵5和水泵6運行時，會帶動雙孔管1、第一單孔管2和第二單孔管3發(fā)生輕微震動，通過在雙孔管1與第一單孔管2和第二單孔管3的連接處設(shè)置連接器8，既可以起到緩沖作用、提高管道連接處的強度、避免發(fā)生液態(tài)金屬或水的泄露，還便于整體管路的組裝。

優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬的熔點低于30℃，其化學性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、飽和蒸氣壓極低且不易蒸發(fā)。

進一步地，所述液態(tài)金屬為鎵、鎵銦合金、鎵錫合金、鎵鋁合金、鎵鋅合金、鎵銦錫合金或鎵銦錫鋅合金。

優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬泵5為壓電泵、電磁泵或蠕動泵。

優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬通道1-1和/或所述水通道1-2的橫截面為圓形、橢圓形、正方形或多邊形。其中，液態(tài)金屬通道1-1和水通道1-2的橫截面的面積和形狀可以相同，也可以不同，只要保證液態(tài)金屬和水能夠按照指定速度流動即可。例如，當熔煉爐7需迅速冷卻時，即對冷卻效率的要求較高時，可采用橫截面為橢圓形的液態(tài)金屬通道1-1，水通道1-2設(shè)置在雙孔管1內(nèi)除液態(tài)金屬通道1-1以外的剩余空間里，且液態(tài)金屬通道1-1的橫截面面積大于水通道1-2橫截面面積的雙孔管1。

優(yōu)選地，所述雙孔管1和所述第一單孔管2的材質(zhì)為不銹鋼或銅。需要說明的是，雙孔管1和第一單孔管2的材質(zhì)可以但不限于是不銹鋼或銅，只要具有一定強度、且不與液態(tài)金屬發(fā)生反應(yīng)即可。

優(yōu)選地，所述液態(tài)金屬泵5的功率為3-1000w。

優(yōu)選地，所述水泵6的功率為10-1500w。

優(yōu)選地，所述冷卻器包括殼體4-1和設(shè)置在所述殼體4-1上的風扇4-2，所述雙孔管1的第二端設(shè)置在所述殼體4-1中。液態(tài)金屬和水在熔煉爐7中吸收熱量后，流入冷卻器殼體4-1中，周圍的空氣通過風扇4-2的驅(qū)動與雙孔管1進行強制對流換熱、以對液態(tài)金屬和水進行冷卻。

另外，除了采用風冷式的冷卻器外，還可以采用水冷式的冷卻器，例如管殼式冷卻器。

下面以風冷式的冷卻器為例，對本實施例的雙路冷卻系統(tǒng)的使用方法進行說明：

s1、安裝管道：首先，根據(jù)熔煉爐7的容量或功率匹配合適的管道、水泵6和液態(tài)金屬泵5，然后進行組裝。例如，如圖2所示，當熔煉爐7的容量或功率較小時，可采用橫截面為圓形的雙孔管1，其中液態(tài)金屬通道1-1和水通道1-2的橫截面也為圓形；液態(tài)金屬采用熔點為15.6℃的鎵銦合金；液態(tài)金屬泵5采用功率為50w電磁泵；水泵6的功率為100w；雙孔管1和第一單孔管2的材質(zhì)均選用銅。如圖3所示，當熔煉爐7的容量或功率較大時，采用橫截面為圓形的雙孔管1，其中液態(tài)金屬通道1-1和水通道1-2的橫截面為半圓形；液態(tài)金屬采用熔點為11℃的鎵銦錫合金；液態(tài)金屬泵5采用功率為600w蠕動泵；水泵6的功率為800w；雙孔管1和第一單孔管2的材質(zhì)選用不銹鋼。

s2、當熔煉爐7需要冷卻時，啟動風扇4-2、液態(tài)金屬泵5和水泵6：液態(tài)金屬和水分別沿著液態(tài)金屬通道1-1和水通道1-2從熔煉爐7中流出，將熔煉爐7的坩堝傳遞的熱量帶出，然后流入冷卻器，通過風扇4-2進行降溫，降溫后的液態(tài)金屬和水又可以再次流入熔煉爐7吸收熱量。

需要說明的是，本發(fā)明的技術(shù)方案中雙孔管1可為一根完整的管道，也可為幾段管道依次連接形成的。例如，雙孔管1可由三根雙孔管依次連接而成，即可由纏繞在熔煉爐7的坩堝外壁的雙孔管、熔煉爐7和冷卻器之間的雙孔管以及設(shè)置在冷卻器中的雙孔管依次焊接形成。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。