電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐，更詳細(xì)地，涉及如下的電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐，即，將包括碳化硅的坩堝放入到金屬腔室，對(duì)并向述金屬腔室輻射電磁波，使坩堝自行發(fā)熱，使得內(nèi)部的錠塊熔化而形成熔融液，從而能夠使電力使用最小化的同時(shí)制成熔融液。根據(jù)本發(fā)明的電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐，能產(chǎn)生如下的效果，即，無(wú)需用于加熱的獨(dú)立的燃燒空間，只要有電磁波流動(dòng)的空間部即可，因此，能夠有效地使用空間，又由于坩堝自行發(fā)熱且其通過(guò)絕熱材料絕熱，因此熱傳遞直接，熱效率非常高，即使用以往的加熱單元的能量的大約20％左右的能量也能使錠塊熔融，由此，具有能量效率非常高，所需的產(chǎn)品生產(chǎn)單價(jià)以及設(shè)施維持費(fèi)非常少等的效果。
【專利說(shuō)明】電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及如下的電磁波發(fā)熱式金 屬熔解爐，即，將包含碳化硅的坩堝放到金屬腔室，并向所述金屬腔室輻射電磁波，使坩堝 自行發(fā)熱而使得內(nèi)部的錠塊熔化形成熔融液，從而能使電力使用最小化的同時(shí)制成熔融 液。

【背景技術(shù)】
[0002] 通常來(lái)說(shuō)，金屬熔解爐形成為能夠通過(guò)高熱將熔解對(duì)象金屬以規(guī)定大小成型的原 材料（錠塊：ingot)熔解而制成熔融液，并對(duì)其進(jìn)行保管。
[0003] 以往的金屬熔解爐包括熔解部和保溫部，其中，熔解部的內(nèi)壁形成有絕熱材料，在 所述絕熱材料的中間形成有用于插入錠塊的坩堝，在所述坩堝的上端或周緣部形成有用于 加熱錠塊的加熱單元，保溫部以使熔解于所述熔解部的坩堝中的熔融液能夠流入的方式形 成。
[0004] 在所述金屬熔解爐的熔解部中采用的加熱單元主要使用燃?xì)庠罨蛐纬蔀楦哳l式 加熱器、電阻式加熱器等。
[0005] 在用所述加熱單元進(jìn)行加熱時(shí)，需要施加使坩堝內(nèi)部的溫度比錠塊的熔融溫度至 少高20?30%的熱，在使用燃?xì)庠畹那闆r下，需要在加熱單元與錠塊之間保持一定的空 間。
[0006] 如上所述，使金屬連續(xù)地熔融而將在熔解部中制成的熔融液傳送到保溫部，并在 保溫部中一邊持續(xù)地維持熔融液的溫度，一邊傳送到成型機(jī)進(jìn)行壓鑄或鑄造而成型產(chǎn)品。
[0007] 關(guān)于以往的所述金屬熔解爐的技術(shù)，在日本特開(kāi)平1-215919號(hào)、日本特開(kāi)平 2-93012號(hào)、大韓民國(guó)專利局注冊(cè)專利公報(bào)第0598920號(hào)、第1100412號(hào)等中有所公開(kāi)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 但是，以往的金屬熔解爐存在如下的問(wèn)題。
[0009] (1)需要用于加熱的燃燒空間，因此需要比容納錠塊的空間更大的坩堝或周邊空 間。
[0010] (2)由于周邊空間而造成熱效率低下，會(huì)消耗所需熱量以上的熱量，因此要使用用 于絕熱的厚的絕熱材料。
[0011] (3)在使用用于供給高熱量的高頻式加熱器或電阻式加熱器的情況下，由于用電 量高而導(dǎo)致設(shè)施維持費(fèi)用高，且導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)單價(jià)也高。
[0012] 為了解決上述的問(wèn)題，本發(fā)明的金屬熔解爐作為包括熔解部和保溫部的一般的金 屬熔解爐，所述熔解部包括金屬腔室和反應(yīng)部，其中，所述金屬腔室的側(cè)面安裝有與電磁波 振蕩器連接的波導(dǎo)管，所述反應(yīng)部形成有由絕熱材料包圍的坩堝所述坩堝通過(guò)形成空間部 的方式隔離地形成在所述金屬腔室的內(nèi)部中間。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐，能產(chǎn)生如下的效果。
[0014] (1)不需要用于加熱的獨(dú)立的燃燒空間，只要有用于流動(dòng)電磁波的空間部即可，因 此，能夠有效地使用空間。
[0015] (2)坩堝自行發(fā)熱且其通過(guò)絕熱材料絕熱，因此，熱傳遞直接而使熱效率非常高。
[0016] (3)即使使用以往加熱單元的能量的大約20%左右的能量也能使錠塊熔融，從而 使能量效率非常高，使所需的產(chǎn)品生產(chǎn)單價(jià)以及設(shè)施維持費(fèi)非常少。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是由本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例形成的電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐的示意剖視圖。
[0018] 圖2是由本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例形成的電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐的剖視立體圖。
[0019] 圖3是以往的金屬熔解爐的平面示意圖。
[0020] 附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0021] 1 ：金屬熔解爐 10 :熔解部
[0022] 20 :保溫部 100 :金屬腔室
[0023] 101 :波導(dǎo)管 110 :反應(yīng)部
[0024] 112:絕熱體 113:空間部
[0025] 115:坩堝 120:電磁波振蕩器

【具體實(shí)施方式】
[0026] 本發(fā)明是作為包括熔解部10和保溫部20的一般的金屬熔解爐1，所述熔解部10 包括金屬腔室100和反應(yīng)部110,其中，所述金屬腔室100的側(cè)面安裝有與電磁波振蕩器 120連接的波導(dǎo)管101，所述反應(yīng)部110形成有以絕熱體112包圍的坩堝115,所述坩堝115 通過(guò)形成空間部113的方式隔離地形成在所述金屬腔室100的內(nèi)部中間。
[0027] 所述熔解部10和保溫部20整體上由絕熱材料包圍而并列地形成，從而以使熔融 在熔解部10的坩堝115中的熔融液能流入到保溫部20的方式形成。
[0028] 所述熔解部10形成有金屬腔室100,在內(nèi)部以隔離有空間部113的方式形成有反 應(yīng)部110。
[0029] 在所述金屬腔室100的一側(cè)或下端連接形成有波導(dǎo)管101，所述波導(dǎo)管101可以形 成為四邊形或圓形的金屬管。
[0030] 在所述波導(dǎo)管101的末端形成有電磁波振蕩器120,所述電磁波振蕩器120是作為 利用被稱為速調(diào)管（klystron)的特殊電子管來(lái)產(chǎn)生電磁波的一般的裝置，可以提供磁電 管（magnetron)等多種裝置。
[0031] 所述電磁波振蕩器120以前以能夠振蕩幾兆赫（MHz)到幾吉赫（GHz)的頻率的電 磁波（microwave)的方式形成。優(yōu)選使用能以800MHz?3GHz的頻率振蕩電磁波的電磁波 振蕩器120。
[0032] 所述波導(dǎo)管101是由金屬制成的中空型管，是以將通過(guò)電磁波振蕩器120產(chǎn)生的 電磁波在內(nèi)壁連續(xù)反射地進(jìn)行傳播的方式形成的一般的四邊形或圓形的金屬管。
[0033] 連接形成有所述波導(dǎo)管101的金屬腔室100形成有密閉的空間，并且形成有與反 應(yīng)部110向內(nèi)部隔離預(yù)定間隔的空間部113。
[0034] 所述空間部113以將由波導(dǎo)管101傳播的電磁波能均勻地?cái)U(kuò)散到反應(yīng)部110的周 緣部而傳播到坩堝115的外壁整個(gè)面的方式形成。
[0035] 所述金屬腔室100的一側(cè)形成為與保溫部20連通，并能夠連接形成到坩堝115。
[0036] 在所述反應(yīng)部110中，在上端開(kāi)放的絕熱體112的內(nèi)部插入形成有向下端凹陷的 坩堝115。
[0037] 所述絕熱體112由耐熱性強(qiáng)的絕熱材料、陶瓷纖維和陶瓷塊等制成，并形成為在 坩堝115中產(chǎn)生的熱不會(huì)流出到外部。
[0038] 所述坩堝115雖然可以以多種形態(tài)形成，但是，坩堝115形成為中間形成有凹陷部 115a、且上端開(kāi)放的形狀。
[0039] 所述坩堝115的下端一側(cè)可以與保溫部20連通，以使熔解的熔融液能夠流入到保 溫部20。
[0040] 所述i甘禍115將碳化娃（SiC)、石墨（graphite)以及黃土混合而成型，其中，混合 40重量％的碳化硅、30重量％的石墨以及30重量％的黃土并以高溫高壓方式進(jìn)行成型，使 得黃土能夠陶瓷（ceramic)化（/彳1許句許）。
[0041] 在所述坩堝115中包含的碳化硅的重量％為限定數(shù)值以上的情況下，坩堝115的 脆性會(huì)變高，在包含的碳化硅的重量％為限定數(shù)值以下的情況下，發(fā)熱量會(huì)變得不足。不 過(guò)，1?9重量％左右的偏差對(duì)于達(dá)到本申請(qǐng)發(fā)明的目的并沒(méi)有太大問(wèn)題。
[0042] 在所述坩堝115中包含的石墨的重量％為限定數(shù)值以上或以下的情況下，并沒(méi)有 特別的變化，但是，會(huì)影響其它材料的重量％，因此，適合用本發(fā)明的限定的數(shù)值。
[0043] 在所述坩堝115中包含的黃土的重量％為限定數(shù)值以上的情況下，坩堝115的脆 性會(huì)變高，發(fā)熱量也會(huì)變得不足，當(dāng)包含的重量％為限定數(shù)值以下的情況下，則不容易成 型，發(fā)熱量也會(huì)降低。不過(guò)，1?9重量％左右的偏差對(duì)于達(dá)到本申請(qǐng)發(fā)明的目的并沒(méi)有太 大問(wèn)題。
[0044] 所述石墨是對(duì)碳纖維進(jìn)行強(qiáng)化而進(jìn)行熱處理的材料，能提高坩堝115的耐久性， 黃土具有強(qiáng)的耐熱性，碳化硅對(duì)電磁波（極超短波或微波）進(jìn)行反應(yīng)。
[0045] 所述碳化硅的硅分子對(duì)電磁波反應(yīng)而振動(dòng)，從而與黃土（陶瓷）分子摩擦而連續(xù) 地產(chǎn)生強(qiáng)熱，這種熱由絕熱體112隔絕而只停留在內(nèi)部，從而能使包括在坩堝115的內(nèi)部的 錠塊烙融。
[0046] 以下，對(duì)由本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例形成的電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行說(shuō)明 如下。
[0047] 將錠塊放入金屬熔解爐1的熔解部10的坩堝115中，啟動(dòng)電磁波振蕩器120。
[0048] 由所述電磁波振蕩器120產(chǎn)生的電磁波沿波導(dǎo)管101流入到空間部113,并向整個(gè) 空間部113擴(kuò)散而通過(guò)絕熱體112向流通型（吾碑每）坩堝115的內(nèi)壁滲透。
[0049] 此時(shí)，對(duì)形成在電磁波使坩堝115內(nèi)壁上的碳化硅進(jìn)行振動(dòng)，并與陶瓷引起摩擦 而產(chǎn)生熱。
[0050] 這種產(chǎn)生的熱由絕熱體112而不會(huì)向外部流出，會(huì)向內(nèi)部匯聚而對(duì)凹陷部115a的 錠塊施加熱，從而將其制成熔融液。
[0051] 為了驗(yàn)證本發(fā)明的效果，形成相同的大小的實(shí)驗(yàn)坩堝A和對(duì)照坩堝B，實(shí)驗(yàn)坩堝A 按照本發(fā)明在形成有波導(dǎo)管101的金屬腔室100的內(nèi)部形成空間部113,在實(shí)驗(yàn)坩堝A的周 緣部形成絕熱體112而完成準(zhǔn)備。
[0052] 此外，對(duì)照坩堝B按照以往的方式在周緣部形成電阻式加熱器，在周緣部形成絕 熱材料。
[0053] 在所述實(shí)驗(yàn)坩堝A和對(duì)照坩堝B中分別插入500Kg的鋁錠塊，加電后對(duì)形成700°C 的熔融液所需的電力量進(jìn)行了比較。
[0054] 此時(shí)，使用的電磁波振蕩器120由能產(chǎn)生915MHz的電磁波的磁電管形成，波導(dǎo)管 由四邊形管形成。
[0055] 所述絕熱體112和絕熱材料均使用了具有相同的絕熱能力的材料。
[0056] 表 1
[0057]

【權(quán)利要求】
1. 一種電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐，其特征在于，該電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐形成有： 金屬腔室，該金屬腔室安裝有與電磁波振蕩器連接的波導(dǎo)管；以及 坩堝，該坩堝由絕緣體包圍，并且通過(guò)形成空間部的方式隔離地形成在所述金屬腔室 的內(nèi)部中間， 所述坩堝通過(guò)混合碳化硅、石墨以及黃土進(jìn)行成型而形成。
2. -種電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐，該電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐作為包括熔解部和保溫 部的通用金屬熔解爐，其特征在于， 所述熔解部包括金屬腔室和反應(yīng)部，其中， 所述金屬腔室安裝有與電磁波振蕩器連接的波導(dǎo)管， 所述反應(yīng)部形成有由絕緣體包圍的坩堝，該坩堝通過(guò)形成空間部的方式隔離地形成在 所述金屬腔室的內(nèi)部中間， 所述坩堝通過(guò)混合碳化硅、石墨以及黃土而進(jìn)行成型，其中，混合40重量％的所述碳 化硅、30重量％的所述石墨以及30重量％的所述黃土而以高溫高壓方式進(jìn)行成型，以使得 所述黃土能夠陶瓷化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐，其特征在于， 所述反應(yīng)部的坩堝的側(cè)面與所述保溫部的側(cè)面連通以形成為能夠使熔融液連續(xù)地流 入。
【文檔編號(hào)】C22B4/08GK104419831SQ201410452786
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】承鉉蒼, 金伍欽 申請(qǐng)人:東和商協(xié)株式會(huì)社