本發(fā)明涉及金屬熔煉領(lǐng)域，尤其涉及一種鎳鐵熔煉大功率感應(yīng)體。

背景技術(shù)：

1、目前，有芯感應(yīng)電爐已經(jīng)廣泛應(yīng)用于包括鎳鐵在內(nèi)的金屬加工行業(yè)。有芯感應(yīng)電爐主要包括主體爐膛和感應(yīng)體，感應(yīng)體主要包括殼體和內(nèi)部的鐵芯及線圈，感應(yīng)體安裝在爐膛上。有芯感應(yīng)電爐的基本工作原理是：爐膛內(nèi)的金屬液流入感應(yīng)體內(nèi)，感應(yīng)體內(nèi)用于容納金屬液的空間被稱為熔溝，金屬液相對于感應(yīng)體內(nèi)的線圈來說是單匝二次線圈，在一次線圈交變磁場的作用下，熔溝內(nèi)的金屬液中產(chǎn)生巨大的感應(yīng)電流使得金屬液升溫，升溫后的金屬液與主體爐膛內(nèi)的溫度較低的金屬液產(chǎn)生熱交換；通過這種方式，感應(yīng)體不斷的向主體爐膛內(nèi)的金屬液供熱，進而不斷熔化后續(xù)被投入主體爐膛內(nèi)的固態(tài)金屬。

2、現(xiàn)有技術(shù)中有芯感應(yīng)電爐的缺陷在于：1.熔溝的結(jié)構(gòu)形式單一，熔溝內(nèi)部的金屬液流動性差容易形成死區(qū)，死區(qū)內(nèi)的耐火材料使用壽命急劇下降甚至有可能被熔穿；2.一次線圈、感應(yīng)體的殼體以及感應(yīng)體內(nèi)的耐火材料長時間面對高溫的金屬液，導(dǎo)致自身溫度過高，影響材料壽命。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)有芯感應(yīng)電爐中的感應(yīng)體容易在熔溝內(nèi)形成死區(qū)，且感應(yīng)體內(nèi)的各種零部件容易受到金屬液的高溫影響，使得感應(yīng)體的整體使用壽命不高。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種鎳鐵熔煉大功率感應(yīng)體，包括殼體、耐火內(nèi)芯、銅套、鐵芯和線圈；

3、所述耐火內(nèi)芯安裝在殼體內(nèi)，耐火內(nèi)芯中設(shè)置有兩個貫穿耐火內(nèi)芯的空心柱，空心柱用于鐵芯穿過，空心柱使得耐火內(nèi)芯的內(nèi)腔形成w形的熔溝；

4、所述耐火內(nèi)芯的制作材料有兩種：一種是澆注料，另一種是干式震動成型料。澆注料的價格相對便宜，但存在施工質(zhì)量不易控制、烘烤制度隨氣候及耐火材料的物理化學(xué)指標不同而變化很大且難于把控、低溫下難以形成燒結(jié)層、容易形成通透性裂紋等問題。干式震動成型料具有施工簡單、烘烤過程易于控制、能形成低溫燒結(jié)層、當燒結(jié)層開裂后具有自愈合性能，但價格相對較貴。考慮到本發(fā)明的感應(yīng)體在金屬熔煉時功率大、溫度高，宜采用干式震動成型料制作耐火內(nèi)芯；

5、所述銅套布置在耐火內(nèi)芯的空心柱內(nèi)；

6、所述鐵芯從銅套內(nèi)穿過，線圈纏繞在鐵芯上。

7、本發(fā)明的感應(yīng)體主要用于鎳鐵以及鎳鐵合金熔煉，感應(yīng)體在應(yīng)用時安裝在熔煉爐的爐膛上，感應(yīng)體的w形熔溝與爐膛內(nèi)腔連通。初始時，爐膛內(nèi)的相對低溫的鎳鐵及鎳鐵合金金屬液流入感應(yīng)體的熔溝內(nèi)，為了方便表達，下文將鎳鐵及鎳鐵合金金屬液簡稱為金屬液，金屬液相對于感應(yīng)體內(nèi)的線圈來說是單匝二次線圈，在一次線圈交變磁場的作用下，熔溝內(nèi)的金屬液中產(chǎn)生巨大的感應(yīng)電流使得金屬液升溫，升溫后的金屬液與主體爐膛內(nèi)的溫度較低的金屬液產(chǎn)生熱交換；通過這種方式，感應(yīng)體不斷的向主體爐膛內(nèi)的金屬液供熱，進而不斷熔化后續(xù)被投入主體爐膛內(nèi)的固態(tài)鎳鐵金屬。本發(fā)明的感應(yīng)體的w形熔溝是噴流型熔溝，兩個空心柱內(nèi)的線圈能夠在w形熔溝內(nèi)產(chǎn)生一定的溫差，既能促進金屬液在熔溝內(nèi)部流動，也能促進熔溝內(nèi)的金屬液與爐膛內(nèi)的金屬液對流，避免金屬液在熔溝內(nèi)形成死區(qū)，提高感應(yīng)體的使用壽命并降低能耗。

8、為了降低高溫金屬液對感應(yīng)體各零部件的影響，本發(fā)明的感應(yīng)體還設(shè)置有第一冷卻管、第二冷卻管和第三冷卻管，第一冷卻管纏繞在鐵芯上，第二冷卻管布置在殼體上，第三冷卻管布置在銅套的內(nèi)壁。第一冷卻管、第二冷卻管和第三冷卻管在工作時內(nèi)部導(dǎo)入循環(huán)冷卻水，分別用于降低鐵芯溫度、殼體溫度和銅套溫度，也能降低對應(yīng)區(qū)域的耐火內(nèi)芯的局部溫度，防止金屬液滲漏到耐火材料中。

9、具體的，所述銅套包括兩個c形套，兩個c形套的張口相對并彼此焊接，銅套的橫截面為矩形并且四角呈圓弧狀。

10、進一步的，為了增加第三冷卻管與銅套的接觸面積，第三冷卻管盤繞后呈s形，第三冷卻管的s形區(qū)域貼合銅套的豎向內(nèi)壁，第三冷卻管的s形轉(zhuǎn)彎區(qū)域彎折后與銅套的圓角處貼合，第三冷卻管的兩端預(yù)留直管區(qū)域與銅套的上下內(nèi)壁貼合。

11、本發(fā)明提供了兩種第三冷卻管與銅套內(nèi)壁的連接方式，第一種方式是：第三冷卻管與銅套內(nèi)壁直接焊接。這種連接方式操作簡單，但是不利于后期的第三冷卻管的后期更換。第三冷卻管在工作時內(nèi)部長期導(dǎo)入循環(huán)冷卻水，這使得第三冷卻管的內(nèi)部容易結(jié)垢，需要定期更換。如果采用直接焊接的方式，在更換第三冷卻管時會在銅套內(nèi)壁留下切割痕跡，多次更換之后，銅套也難以繼續(xù)使用。

12、本發(fā)明還提供了另外一種第三冷卻管與銅套的連接方式：所述銅套的內(nèi)壁設(shè)置橫向槽和縱向槽，多個矩形翅片插在橫向槽和縱向槽內(nèi)，矩形翅片的一條邊與第三冷卻管貼合并焊接。矩形翅片既能起到增加散熱效果的作用，也能作為第三冷卻管與銅套之間的連接件。采用這種連接方式，雖然會使得結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜一些，但是銅套與矩形翅片之間只需要對插，銅套不需要與其他零部件焊接，更換第三冷卻管時不需要對銅套進行任何切割操作，不損傷銅套，確保銅套可以持續(xù)使用。

13、本發(fā)明中的第三冷卻管按照如下步驟安裝：

14、步驟1：將第三冷卻管的原材料直管按照字母s的形狀進行多次盤繞，兩端預(yù)留合適長度的直管段；

15、步驟2：對盤繞后的s形的第三冷卻管的轉(zhuǎn)彎處進行初步彎折；

16、步驟3：對盤繞后的s形的第三冷卻管的轉(zhuǎn)彎處進行塑形，使得第三冷卻管的轉(zhuǎn)彎處與銅套內(nèi)壁的圓角處貼合；

17、步驟4：將塑形后的第三冷卻管放置在銅套內(nèi)壁；

18、步驟5：將矩形翅片插入銅套內(nèi)壁的橫向槽或縱向槽，順著橫向槽或縱向槽平移矩形翅片使得矩形翅片與第三冷卻管貼合，將矩形翅片與第三冷卻管焊接。

19、進一步的，在所述步驟3中對第三冷卻管塑形的具體做法是：向盤繞后的s形第三冷卻管內(nèi)灌滿水，然后在第三冷卻管的兩端焊接金屬片堵塞第三冷卻管，之后使用模具擠壓第三冷卻管進行塑形，最后將第三冷卻管的兩個堵塞端頭切割。

20、有益效果：(1)本發(fā)明的感應(yīng)體在殼體內(nèi)部設(shè)置了w形熔溝，這種噴流型熔溝具有更強的攪拌能力，既能促進金屬液在熔溝內(nèi)部流動，也能促進熔溝內(nèi)的金屬液與爐膛內(nèi)的金屬液對流，避免金屬液在熔溝內(nèi)形成死區(qū)，提高感應(yīng)體的使用壽命并降低能耗。(2)本發(fā)明的感應(yīng)體設(shè)置了多個循環(huán)水冷卻管對感應(yīng)體內(nèi)的殼體、鐵芯、銅套和耐火內(nèi)芯進行降溫，既能提高感應(yīng)體的使用壽命，也使得感應(yīng)體的電能、磁能和熱能的轉(zhuǎn)化效率更高，降低能耗。(3)本發(fā)明的感應(yīng)體采用矩形翅片配合橫向槽和縱向槽實現(xiàn)第三冷卻管的安裝，使得第三冷卻管在更換時不會損傷銅套，既能提高第三冷卻管的更換效率，也能降低使用成本。

技術(shù)特征：

1.一種鎳鐵熔煉大功率感應(yīng)體，其特征在于：包括殼體(100)、耐火內(nèi)芯(200)、銅套(300)、鐵芯(400)和線圈；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鐵熔煉大功率感應(yīng)體，其特征在于：還包括第一冷卻管(500)，第一冷卻管(500)纏繞在鐵芯(400)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鐵熔煉大功率感應(yīng)體，其特征在于：還包括第二冷卻管(600)，第二冷卻管(600)布置在殼體(100)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎳鐵熔煉大功率感應(yīng)體，其特征在于：所述銅套(300)包括兩個c形套，兩個c形套的張口相對并彼此焊接，銅套(300)的橫截面為矩形并且四角呈圓弧狀。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎳鐵熔煉大功率感應(yīng)體，其特征在于：還包括第三冷卻管(700)，第三冷卻管(700)布置在銅套(300)的內(nèi)壁。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鎳鐵熔煉大功率感應(yīng)體，其特征在于：所述第三冷卻管(700)盤繞后呈s形，第三冷卻管(700)的s形區(qū)域貼合銅套(300)的豎向內(nèi)壁，第三冷卻管(700)的s形轉(zhuǎn)彎區(qū)域彎折后與銅套(300)的圓角處貼合，第三冷卻管(700)的兩端預(yù)留直管區(qū)域與銅套(300)的上下內(nèi)壁貼合。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎳鐵熔煉大功率感應(yīng)體，其特征在于：所述第三冷卻管(700)與銅套(300)內(nèi)壁焊接。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎳鐵熔煉大功率感應(yīng)體，其特征在于：所述銅套(300)的內(nèi)壁設(shè)置橫向槽(310)和縱向槽(320)，多個矩形翅片(1100)插在橫向槽(310)和縱向槽(320)內(nèi)，矩形翅片(1100)的一條邊與第三冷卻管(700)貼合并焊接。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鎳鐵熔煉大功率感應(yīng)體，其特征在于：所述第三冷卻管(700)按照如下步驟安裝：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鎳鐵熔煉大功率感應(yīng)體，其特征在于：在所述步驟3中對第三冷卻管(700)塑形的具體做法是：向盤繞后的s形第三冷卻管(700)內(nèi)灌滿水，然后在第三冷卻管(700)的兩端焊接金屬片堵塞第三冷卻管(700)，之后使用模具擠壓第三冷卻管(700)進行塑形，最后將第三冷卻管(700)的兩個堵塞端頭切割。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種鎳鐵熔煉大功率感應(yīng)體，包括殼體、耐火內(nèi)芯、銅套、鐵芯和線圈；所述耐火內(nèi)芯安裝在殼體內(nèi)，耐火內(nèi)芯中設(shè)置有兩個貫穿耐火內(nèi)芯的空心柱，空心柱用于鐵芯穿過，空心柱使得耐火內(nèi)芯的內(nèi)腔形成W形的熔溝；所述銅套布置在耐火內(nèi)芯的空心柱內(nèi)；所述鐵芯從銅套內(nèi)穿過，線圈纏繞在鐵芯上。本發(fā)明的感應(yīng)體的W形熔溝是噴流型熔溝，兩個空心柱內(nèi)的線圈能夠在W形熔溝內(nèi)產(chǎn)生一定的溫差，既能促進金屬液在熔溝內(nèi)部流動，也能促進熔溝內(nèi)的金屬液與爐膛內(nèi)的金屬液對流，避免金屬液在熔溝內(nèi)形成死區(qū)，提高感應(yīng)體的使用壽命并降低能耗。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧飛飛,李勇,孫陽春,湯文遠,劉仕會,謝澤峰,徐東惇,何漢磊
受保護的技術(shù)使用者：株洲火炬工業(yè)爐有限責任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6