專利名稱：一種真空熔煉設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種礦物的真空熔煉設備，尤其涉及適用于在物料熔煉過程中，所揮發(fā)的氣體在結(jié)晶過程中無液相，且礦物殘渣為干渣的一種真空冶煉設備。
技術背景在礦物冶煉過程中，現(xiàn)有的真空熔煉設備為臥式旋轉(zhuǎn)真空爐，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，可旋轉(zhuǎn)的不銹鋼爐殼26的兩端焊有大法蘭20，左爐蓋15和右爐蓋(大齒輪爐蓋)21與大法蘭20為可拆卸連接。左爐蓋15通過電磁閥14與旋轉(zhuǎn)動密封裝置13組成可轉(zhuǎn)動連接；旋轉(zhuǎn)動密封裝置13通過抽氣法蘭9，消振膠管10及電磁閥11與真空抽氣機組5連接。焊死在真空爐殼上的左、右滾動環(huán)19是用于支承真空爐殼的。左、右滾動環(huán)19通過可轉(zhuǎn)動的左、右托輥2為支承，使真空爐殼26與托輥2構(gòu)成可轉(zhuǎn)動連接；真空爐殼內(nèi)設有熔煉室25，礦料就放在熔煉室里。熔煉室的右端設有可拆卸的絕熱箱3，熔煉室的左端設有可拆卸的排氣圓錐7及若干可拆卸的結(jié)晶板8和收塵器16；熔煉室的加熱是采用中頻感應加熱裝置17，通過套裝在真空爐殼26外面的中頻感應器18，使真空爐殼的熔煉段受到電磁感應加熱，再由爐殼將熱傳給礦料，當爐殼轉(zhuǎn)動時，熔煉室內(nèi)的礦料自然翻動，達到礦料與礦料，礦料與爐壁之間達到熱交換的目的；當熔煉完畢，打開爐蓋15連同收塵器16一起取下來，進行清理；取出全部結(jié)晶板8到爐外，進行剝離產(chǎn)品，并清理爐殼內(nèi)壁上的結(jié)晶物；取出排氣圓錐7，用吊車吊起爐殼右端適當?shù)母叨龋範t體自然向左下方傾斜，以便進行人工排渣。
上述臥式旋轉(zhuǎn)真空爐問題很多，直到現(xiàn)在無法用于工業(yè)生產(chǎn)，主要存在如下問題(1)轉(zhuǎn)動爐體的腐蝕問題未能解決，爐壽命很低，無法適應工業(yè)生產(chǎn)。(2)由于爐體轉(zhuǎn)動，迫使物料不斷翻動的過程中，產(chǎn)生了大量的灰塵，嚴重污染了產(chǎn)品，這是它的第二個致命弱點。(3)排氣問題未能解決。高溫下物料中的結(jié)晶水產(chǎn)生的水蒸氣直接進入了真空機組，常使真空泵無法正常運轉(zhuǎn)，也常使真空電磁閥失靈，無法保證真空度要求，有時因真空泵內(nèi)積水造成泵內(nèi)機件生銹而使真空泵報廢。(4)由于爐殼在不斷地旋轉(zhuǎn)，要想測出轉(zhuǎn)動體內(nèi)部的真實溫度是很困難的。加之這種爐型把熔煉室和結(jié)晶室都設在同一爐殼里面，兩室的聯(lián)接處的溫度更難控制。(5)排渣和剝離產(chǎn)品不能同時進行，而必須先剝離產(chǎn)品，后排渣，這就大大延長了操作時間。(6)旋轉(zhuǎn)臥式爐的熔煉室(料室)的有效裝料容積小，且必須小于熔煉室實際容積的一半，否則轉(zhuǎn)動時，料就從排氣孔(也是裝料孔)中流出，并不斷流進結(jié)晶室，和產(chǎn)品相混。由于上述問題的存在，導致臥式旋轉(zhuǎn)真空爐無法用于工業(yè)生產(chǎn)。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種真空熔煉設備。
本實用新型提供的一種真空熔煉設備，其包括感應加熱裝置，熔煉裝置，恒溫結(jié)晶裝置，自動排渣裝置，收塵裝置，自動控溫裝置，真空測量裝置和真空抽氣裝置，其中所述恒溫結(jié)晶裝置通過可拆卸的裝置固定于所述熔煉裝置之上，其內(nèi)部的熔煉室與所述恒溫結(jié)晶裝置的結(jié)晶室相通，其底部與所述自動排渣裝置連接，所述熔煉裝置、恒溫結(jié)晶裝置和自動排渣裝置之間均設有真空密封，所述恒溫結(jié)晶裝置通過收塵進氣管道與所述收塵裝置連接，該收塵裝置通過裝設有真空測量裝置的管道與所述真空抽氣裝置連接，所述感應加熱裝置上的感應器設置于所述熔煉裝置上，所述自動控溫裝置的熱電偶5分別安裝在所述熔煉裝置和恒溫結(jié)晶裝置上。
所述的真空熔煉設備，其中所述熔煉裝置包括由可分離的堝底8’、堝蓋26和堝壁8構(gòu)成的坩堝，套裝在坩堝外部的真空爐殼7，以及在所述坩堝堝底8’中心位置垂直安裝的一中空聚排氣管9，所述坩堝內(nèi)壁與所述聚排氣管9外壁形成所述的熔煉室，并通過所述聚排氣管9上端與所述結(jié)晶室相通，該聚排氣管9管壁上均勻分布有眾多外低內(nèi)高的斜孔，在該聚排氣管9內(nèi)下方還裝有一個穿過所述坩堝底8’與一抽風機相連的水蒸氣排出管1。
所述的真空熔煉設備，其中所述聚排氣管9上每個斜孔的中心線與所述聚排氣管9的中心線在同一平面內(nèi)，并與所述聚排氣管9的下端面構(gòu)成20-40度的斜角。
所述的真空熔煉設備，其中所述的坩堝由抗腐蝕、導熱的材料制成，優(yōu)選由石墨制成。
所述的真空熔煉設備，其中所述感應加熱裝置的感應器為中頻感應器，該中頻感應器整體澆灌在絕緣材料里并套設于所述坩堝外真空爐殼7內(nèi)，所述感應加熱裝置還包括中頻電源、電熱電容器、中頻隔離變壓器，所述中頻隔離變壓器連接在所述中頻感應器的電輸入端與中頻電源之間。
所述的真空熔煉設備，其中所述感應加熱裝置的感應器為中頻感應器，該感應器套設于所述真空爐殼7的外面，所述感應加熱裝置還包括中頻電源、電熱電容器。
所述的真空熔煉設備，其中所述真空爐殼(7)用耐高溫、絕緣、不導磁、不導電、不漏氣的材料制成，優(yōu)選用陶瓷、4-氟乙烯塑料網(wǎng)制成。
所述的真空熔煉設備，其中所述坩堝壁8與所述真空爐殼7之間的縫隙用絕熱材料堵塞。
所述的真空熔煉設備，其中所述的恒溫結(jié)晶裝置包括無底部的外殼14及內(nèi)殼13、安裝在一支承上的多個多孔結(jié)晶板15以及安裝于所述外殼14上并在殼體內(nèi)部中心位置垂直方向延伸的中心加熱管16，所述內(nèi)殼13內(nèi)的空間形成所述結(jié)晶室，所述內(nèi)殼13及多孔結(jié)晶板15的支承通過可拆卸的裝置與所述外殼14固定為一體。
所述的真空熔煉設備，其中所述恒溫結(jié)晶裝置的外殼14及內(nèi)殼13之間存在一個微小的環(huán)形縫隙，所述環(huán)形縫隙的下端添塞有耐火材料。
所述的真空熔煉設備，其中所述自動控溫裝置包括一個插裝在結(jié)晶室外殼14上測量結(jié)晶室內(nèi)溫度的熱電偶5，一個插裝在爐底6上測量熔煉室溫度的熱電偶5，以及通過補償軟線與上述兩個熱電偶5及所述感應加熱裝置連接、用于分別控制爐內(nèi)及結(jié)晶室內(nèi)溫度的溫度控制器。
所述的真空熔煉設備，其中所述熔煉裝置通過支承物24以懸空于地面的方式安裝，該熔煉裝置還包括一個與所述坩堝堝底8’固聯(lián)為一體的爐底6；所述自動排渣裝置包括漏斗4、渣車3以及安裝于漏斗4上的液壓升降裝置2，所述爐底6通過液壓升降裝置2的頂撐與真空爐殼7連接，兩者之間通過真空密封條做真空密封，該液壓升降裝置2下降時可帶動所述爐底6和所述坩堝堝底8’與所述坩堝堝壁8分離。
所述的真空熔煉設備，其中所述坩堝底8’與所述爐底6之間還設有一保溫材料層。
本實用新型提供的真空熔煉設備的熔煉裝置中的熔煉室內(nèi)壁由石墨形成，解決了現(xiàn)有的臥式旋轉(zhuǎn)真空爐的腐蝕、爐壽命低的問題；由于本真空熔煉設備通過支承物固定，避免爐體轉(zhuǎn)動中物料的翻動所產(chǎn)生的大量的灰塵，而嚴重污染了產(chǎn)品的致命弱點，且很容易測量溫度；本真空熔煉設備的熔煉裝置中聚排氣管9內(nèi)下方裝有一個與一抽風機相連的水蒸氣排出管1，避免了高溫下物料中的結(jié)晶水產(chǎn)生的水蒸氣直接進入了真空機組，使真空泵無法正常運轉(zhuǎn)，也使真空電磁閥失靈，無法保證真空度要求，有時因真空泵內(nèi)積水造成泵內(nèi)機件生銹而使真空泵報廢的問題；由于本真空熔煉設備分別設置熔煉裝置，恒溫結(jié)晶裝置，自動排渣裝置和收塵裝置，能夠得到純凈的產(chǎn)品，使得熔煉室和結(jié)晶室的溫度很容易控制，且排渣和剝離產(chǎn)品能夠同時進行；由于本真空熔煉設備采用立式結(jié)構(gòu)，從而增大了熔煉室有效裝料容積。本真空熔煉設備克服了現(xiàn)有的臥式旋轉(zhuǎn)真空爐存在的問題，適應了工業(yè)生產(chǎn)。


圖1為現(xiàn)有的真空熔煉設備結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型提供的真空熔煉設備一結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型提供的真空熔煉設備另一結(jié)構(gòu)示意圖；具體實施方式
請參閱圖2所示的真空熔煉設備一結(jié)構(gòu)示意圖，簡要說明本實用新型的主體設備結(jié)構(gòu)特征及工作原理。
本實用新型提供的一種真空熔煉設備，熔煉裝置通過螺栓螺母與恒溫結(jié)晶裝置連接，二者之間是用橡膠條作真空密封；熔煉裝置通過液壓升降裝置2與液壓操縱爐底自動排渣裝置連接；恒溫結(jié)晶裝置通過收塵進氣管道17左端的法蘭與收塵裝置連接，左右法蘭之間用“O”型橡膠圈作真空密封；收塵裝置通過不銹鋼管和電磁閥23與真空抽氣裝置連接；中頻感應加熱裝置通過感應器10與熔煉裝置連接，感應器10與中頻加熱裝置各環(huán)節(jié)是通過軟電纜連接；控溫裝置通過熱電偶5及補償軟導線與各控溫儀表連接。通過熱電偶5的信息反饋，來指揮可控硅自動調(diào)整功率大小，從而達到控溫目的；測壓裝置是用真空膠管及測壓管接頭20與麥氏真空計U型壓力計相連，由其上讀出真空度數(shù)據(jù)。
放在真空爐支承24上的不銹鋼真空爐殼7內(nèi)，放有中頻加熱部分10，為了防止真空放電，一方面必須把整個中頻感應器用絕熱材料澆灌密封起來，嚴防感應器對地短路。另一方面，在中頻感應器的電輸入端與中頻電源之間連接中頻隔離變壓器，目的是降低中頻輸出電壓，進一步防止爐內(nèi)真空放電。
石墨坩堝底8’的中心垂直安裝有一個中空的聚排氣管9，該聚排氣管9上端與恒溫結(jié)晶裝置相通，并使多斜孔聚排氣管9與石墨坩堝底8’固聯(lián)為一體。聚排氣管上均勻分布有從外到里往上斜的斜孔，每個斜孔與聚排氣管的下端面構(gòu)成30度斜角。這些斜孔的作用是，使爐內(nèi)物料中產(chǎn)生的各種氣體都能從最短的距離，最小的流動阻力，聚集到聚排氣管的中心，再由聚排氣管進入恒溫結(jié)晶室的多孔結(jié)晶板15上，結(jié)晶成產(chǎn)品。中心聚排氣管能大大減少被熔煉物料中產(chǎn)生的各種氣體的流動阻力。在該聚排氣管9內(nèi)下方還裝有一個穿過所述石墨坩堝底8’與一抽風機相連的水蒸氣排出管1。
液壓操縱爐底自動排渣裝置包括渣車3，排渣漏斗4，液壓升降裝置2，升降爐底6，該升降爐底6與石墨坩堝堝底8’通過保溫材料層固聯(lián)為一體，爐底6與不銹鋼真空爐殼7通過液壓升降裝置2頂撐連接，二者之間用真空橡膠條作真空密封。通過液壓升降裝置2，向下帶動爐底6和石墨坩堝堝底8’與所述石墨坩堝堝壁8分離，通過液壓升降裝置2向上頂撐該爐底6，使該爐底6與不銹鋼真空爐殼7之間的真空橡膠條壓緊，達到真空密封。操縱爐底的升降達到了自動排渣目的。之所以能采用升降爐底來排渣，是因為礦物的殘渣為干渣，具有原物料的同樣流動性。
恒溫結(jié)晶室的中心處，在結(jié)晶室外殼14上并在殼體內(nèi)部中心位置裝有垂直方向延伸的中心加熱管16，若干塊平等距離的多孔結(jié)晶板15安裝在一筒狀支承上，該筒狀支承又套裝于所述中心加熱管16外，結(jié)晶室內(nèi)殼13及多孔結(jié)晶板15，是通過螺栓螺母12，與結(jié)晶室外殼14固聯(lián)為一體，旋下螺母12，可取下全部多孔結(jié)晶板及結(jié)晶室內(nèi)殼，以便剝離產(chǎn)品。該結(jié)晶室內(nèi)殼13和外殼14之間存在一個微小的環(huán)形縫隙，此縫隙是為了方便取出結(jié)晶室內(nèi)殼13，由于此縫隙不允許所揮發(fā)物質(zhì)蒸氣進去結(jié)晶，否則將造成內(nèi)殼13結(jié)死而無法取出的事故，為了防止這種事故的發(fā)生，須將此環(huán)形縫隙的下端適當填塞海綿狀耐火材料。
熔煉室的溫度控制是利用裝在升降爐底6處的熱電偶5作信息反饋，反饋到中頻感應加熱裝置上的控溫裝置上，控溫裝置內(nèi)的可控硅根據(jù)反饋來的信息，能自動調(diào)整中頻電壓的高低，即調(diào)整中頻輸出功率的大小，從而達到控溫目的。恒溫結(jié)晶室的控溫有專用的獨立的控溫裝置，它的控溫原理與熔煉室的控溫原理相同，同樣是用裝在結(jié)晶室外殼14上的熱電偶5作信息反饋，控溫裝置根據(jù)變化的信息自動調(diào)整繞在中心加熱管16上的電爐絲的加熱功率大小，從而達到結(jié)晶室控溫的目的。其中，加熱管上的電爐絲必須與蒸氣徹底隔絕，使其免受砷腐蝕。所述的筒形支承起到了隔絕蒸氣進入中心加熱腔的作用。
恒溫結(jié)晶室外殼14，通過收塵進氣管17，與收塵器外殼18相連通。
收塵室18的頂部用不銹鋼抽氣管接入真空抽氣系統(tǒng)。開動真空機組22，通過真空電磁閥23及不銹鋼抽氣管，使整個組合系統(tǒng)達到真空要求。利用充氣閥21，可進行系統(tǒng)的充氣檢漏。利用聯(lián)接在測壓管20上的U型壓力計及麥氏真空計，可測出系統(tǒng)的真空度。
請參閱圖3所示的真空熔煉設備另一結(jié)構(gòu)示意圖，簡要說明熔煉裝置的另一種結(jié)構(gòu)特征及工作原理，其它裝置的安裝描述與圖2一致。
放在真空爐支承24上的陶瓷制真空爐殼7內(nèi)，并用螺釘13及爐殼定位螺釘桿17得到固定。由于特制的工業(yè)陶瓷爐殼不但能滿足高真空下不漏氣，還能滿足電磁感應加熱所需的不導磁、不導電、耐高溫、高強度的特殊要求，因此充許把感應器10套放在工業(yè)陶瓷爐殼7的外面，這種結(jié)構(gòu)可以徹底消滅真空放電現(xiàn)象，提高了加熱系統(tǒng)的工作可靠性，同時甩掉了常規(guī)真空爐為防止真空放電所必須的中頻隔離變壓器，節(jié)約了隔離變壓器本身的電耗。更有意義的是用不銹鋼作真空爐外殼，不得不把感應器放在不銹鋼爐殼里面，這就導致了不銹鋼爐殼的磁感應發(fā)熱。增加了無用的電耗。本實用新型采用特制的陶瓷真空爐殼，總耗電在同功率下可節(jié)約20-30％。
陶瓷真空爐殼7內(nèi)，裝有石墨坩堝壁8，石墨坩堝底8’，石墨坩堝蓋26，石墨坩堝底8’的中心垂直安裝有一個中空的聚排氣管9。陶瓷爐殼與石墨坩堝之間的環(huán)形縫隙填塞絕熱材料4。
權利要求1.一種真空熔煉設備，其特征在于包括感應加熱裝置，熔煉裝置，恒溫結(jié)晶裝置，自動排渣裝置，收塵裝置，自動控溫裝置，真空測量裝置和真空抽氣裝置，其中所述恒溫結(jié)晶裝置通過可拆卸的裝置固定于所述熔煉裝置之上，其內(nèi)部的熔煉室與所述恒溫結(jié)晶裝置的結(jié)晶室相通，其底部與所述自動排渣裝置連接，所述熔煉裝置、恒溫結(jié)晶裝置和自動排渣裝置之間均設有真空密封，所述恒溫結(jié)晶裝置通過收塵進氣管道與所述收塵裝置連接，該收塵裝置通過裝設有真空測量裝置的管道與所述真空抽氣裝置連接，所述感應加熱裝置上的感應器設置于所述熔煉裝置上，所述自動控溫裝置的熱電偶分別安裝在所述熔煉裝置和恒溫結(jié)晶裝置上。
2.如權利要求1所述的真空熔煉設備，其特征在于所述熔煉裝置包括由可分離的堝底(8’)、堝蓋(26)和堝壁(8)構(gòu)成的坩堝，套裝在坩堝外部的真空爐殼(7)，以及在所述坩堝堝底(8’)中心位置垂直安裝的一中空聚排氣管(9)，所述坩堝內(nèi)壁與所述聚排氣管(9)外壁形成所述的熔煉室，并通過所述聚排氣管(9)上端與所述結(jié)晶室相通，該聚排氣管(9)管壁上均勻分布有眾多外低內(nèi)高的斜孔，在該聚排氣管(9)內(nèi)下方還裝有一個穿過所述坩堝底(8’)與一抽風機相連的水蒸氣排出管1。
3.如權利要求2所述的真空熔煉設備，其特征在于所述聚排氣管(9)上每個斜孔的中心線與所述聚排氣管(9)的中心線在同一平面內(nèi)，并與所述聚排氣管(9)的下端面構(gòu)成20-40度的斜角。
4.如權利要求2所述的真空熔煉設備，其特征在于所述的坩堝由抗腐蝕、導熱的材料制成。
5.如權利要求2所述的真空熔煉設備，其特征在于所述的坩堝由石墨制成。
6.如權利要求2所述的真空熔煉設備，其特征在于所述感應加熱裝置的感應器為中頻感應器，該中頻感應器整體澆灌在絕緣材料里并套設于所述坩堝外真空爐殼(7)內(nèi)，所述感應加熱裝置還包括中頻電源、電熱電容器、中頻隔離變壓器，所述中頻隔離變壓器連接在所述中頻感應器的電輸入端與中頻電源之間。
7.如權利要求2所述的真空熔煉設備，其特征在于所述感應加熱裝置的感應器為中頻感應器，該感應器套設于所述真空爐殼(7)的外面，所述感應加熱裝置還包括中頻電源、電熱電容器。
8.如權利要求7所述的真空熔煉設備，其特征在于所述真空爐殼(7)用耐高溫、絕緣、不導磁、不導電、不漏氣的材料制成。
9.如權利要求7所述的真空熔煉設備，其特征在于所述真空爐殼(7)用陶瓷、4-氟乙烯塑料網(wǎng)制成。
10.如權利要求7所述的真空熔煉設備，其特征在于所述坩堝壁(8)與所述真空爐殼(7)之間的縫隙用絕熱材料堵塞。
11.如權利要求1所述的真空熔煉設備，其特征在于所述的恒溫結(jié)晶裝置包括無底部的外殼(14)及內(nèi)殼(13)、安裝在一支承上的多個多孔結(jié)晶板(15)以及安裝于所述外殼(14)上并在殼體內(nèi)部中心位置垂直方向延伸的中心加熱管(16)，所述內(nèi)殼(13)內(nèi)的空間形成所述結(jié)晶室，所述內(nèi)殼(13)及多孔結(jié)晶板(15)的支承通過可拆卸的裝置與所述外殼(14)固定為一體。
12.如權利要求11所述的真空熔煉設備，其特征在于所述恒溫結(jié)晶裝置的外殼(14)及內(nèi)殼(13)之間存在一個微小的環(huán)形縫隙，所述環(huán)形縫隙的下端填塞有耐火材料。
13.如權利要求1所述的真空熔煉設備，其特征在于所述自動控溫裝置包括一個插裝在結(jié)晶室外殼(14)上測量結(jié)晶室內(nèi)溫度的熱電偶(5)，一個插裝在爐底(6)上測量熔煉室溫度的熱電偶(5)，以及通過補償軟線與上述兩個熱電偶(5)及所述感應加熱裝置連接、用于分別控制爐內(nèi)及結(jié)晶室內(nèi)溫度的溫度控制器。
14.如權利要求1所述的真空熔煉設備，其特征在于所述熔煉裝置通過支承物(24)以懸空于地面的方式安裝，該熔煉裝置還包括一個與所述坩堝堝底(8’)固聯(lián)為一體的爐底(6)；所述自動排渣裝置包括漏斗(4)、渣車(3)以及安裝于漏斗(4)上的液壓升降裝置(2)，所述爐底(6)通過液壓升降裝置(2)的頂撐與真空爐殼7連接，兩者之間通過真空密封條做真空密封，該液壓升降裝置(2)下降時可帶動所述爐底(6)和所述坩堝堝底(8’)與所述坩堝堝壁(8)分離。
15.如權利要求14所述的真空熔煉設備，其特征在于所述坩堝底(8’)與所述爐底(6)之間還設有一保溫材料層。
專利摘要一種真空熔煉設備，其包括感應加熱裝置，熔煉裝置，恒溫結(jié)晶裝置，自動排渣裝置，收塵裝置，自動控溫裝置，真空測量裝置和真空抽氣裝置，其中所述恒溫結(jié)晶裝置通過可拆卸的裝置固定于所述熔煉裝置之上，其內(nèi)部的熔煉室與所述恒溫結(jié)晶裝置的結(jié)晶室相通，其底部與所述自動排渣裝置連接，所述熔煉裝置、恒溫結(jié)晶裝置和自動排渣裝置之間均設有真空密封，所述恒溫結(jié)晶裝置通過收塵進氣管道與所述收塵裝置連接，該收塵裝置通過裝設有真空測量裝置的管道與所述真空抽氣裝置連接，所述感應加熱裝置上的感應器設置于所述熔煉裝置上，所述自動控溫裝置的熱電偶分別安裝在所述熔煉裝置和恒溫結(jié)晶裝置上。
文檔編號F27B14/06GK2619222SQ03244639
公開日2004年6月2日 申請日期2003年4月14日 優(yōu)先權日2002年10月17日
發(fā)明者羅文洲 申請人:北京鑫化嘉業(yè)技術有限責任公司