專利名稱：：帶陶瓷襯套的溝槽式感應器的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及有芯感應爐(channelinductionfurnace)的溝槽式感應器(channelinductor)。特別地,本發(fā)明涉及溝槽式感應器的熔溝襯套(channelliner)。本發(fā)明還涉及有芯感應爐。
背景技術：
：有芯感應爐在エ業(yè)被上被用于熔化金屬(包括金屬合金)并且使該金屬保持在熔融狀態(tài)。例如，在電鍍和鋳造等行業(yè)中有芯感應爐被用于熔化含鋅合金和含鋁合金(包括含Al/Zn的合金)，并且將這些合金保持在熔融狀態(tài)。已知的有芯感應爐包括(a)鋼制外売；(b)外殼內(nèi)由諸如硅酸鋁系(aluminosilicate)耐火材料制成的襯里(lining)；(c)由帶耐火材料襯里的外殼限定的用于容納熔融金屬池的坩堝(pot);以及(d)用于加熱金屬的ー個以上的溝槽式感應器，該溝槽式感應器與所述外殼連接，并且通過喉部(throat)與所述坩堝流體連通，所述喉部經(jīng)過所述帶耐火材料村里的外殼延伸至所述溝槽式感應器中的入口。溝槽式感應器包括(i)鋼制外売；(ii)諸如硅酸鋁系耐火材料(耐火澆注料(castablerefractory)或者干式振動料(dry-vibratablerefractory))制成的襯里；(iii)由帶耐火材料村里的外殼限定的熔溝，所述熔溝形成使熔融金屬從坩堝通過熔溝流回到坩堝中的路徑；以及(iv)產(chǎn)生電磁場的電磁線圏。在任意給定時間，熔溝中的熔融金屬成為變壓器的次級電路，并且被電磁場的感生電流加熱并保持在熔融狀態(tài)。溝槽式感應器是外殼上的鎖銷式組裝件(bolt-onassembly)。選擇形成上述襯里的耐火材料使其適應具體的機械要求、隔熱要求和耐鋁和/或鋅的化學侵蝕的要求的范圍。從需要不同的材料特性的意義上而言，這些要求在一定程度上是相互矛盾的要求，并且因此上述耐火材料的選擇往往是折衷方案。溝槽式感應器在含鋅和含鋁合金中的壽命是有限的，并且通常在以下狀況下失效在加熱、干燥或工作時耐火材料的開裂，特別是沿著溝槽式感應器的中心面的開裂，以及隨后鋅和/或鋁金屬或者鋅蒸汽滲透到上述裂縫中使得裂縫延展，最終導致金屬從溝槽式感應器漏出。另外，在含鋁的合金的情況下，通過鋁對耐火材料中的SiO2的還原，形成了Al2O3和Si，這伴隨著耐火材料的體積的減少以及耐火材料的穿透和/或剝落。典型地，在含鋁合金中的溝槽式感應器的壽命是6-24個月，并且這是金屬涂鍍生產(chǎn)線停エ的主要原因之一。上述論述并不g在作為在澳大利亞和其它地方的一般常識的聲明
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種有芯感應爐的溝槽式感應器，所述溝槽式感應器包括熔溝襯套，所述熔溝襯套限定了熔融金屬流過溝槽式感應器的熔溝，所述熔溝襯套包括針對熔融金屬的入口和出口以及用于將所述熔溝襯套安裝至所述有芯感應爐的坩堝的耐火材料襯里的法蘭，并且所述熔溝襯套是由耐所述熔溝中的所述熔融金屬的化學侵蝕的陶瓷材料形成的，從而使得在所述有芯感應爐的使用中，所述熔融金屬與所述溝槽式感應器之間的直接接觸限于僅與所述熔溝襯套(包括所述法蘭)接觸，并且所述熔融金屬不與所述溝槽式感應器的其它部分接觸。術語“化學侵蝕(chemicalattack)”在這里被理解為指耐火氧化物的(在此情況下，通過與爐中的諸如招等熔融金屬的接觸)熱カ學還原(thermodynamicreduction)或者熔融金屬(諸如鋅或招或Zn-Al合金)或蒸汽(諸如鋅)對耐火材料的滲透。所述熔溝襯套的上述結構使得所述溝槽式感應器的不同部分能夠由不同的材料制成，使得所述不同的材料中的各者在所述溝槽式感應器的該部分所需的特性的方面是最佳選擇。具體地所述熔溝襯套可以是由耐坩堝中的熔融金屬(諸如含鋁和/或鋅的合金)的化學腐蝕的材料形成的。因此，在所述熔融金屬是含有鋅和含有鋁的合金的形式的情況下，降低了鋅蒸汽或者含有鋅或含有鋁的熔融合金滲透過襯套進入形成所述熔溝襯套的支撐體的耐火材料中的風險。這種效果在所述襯套被制成單體單元的情況下尤其明顯。形成所述溝槽式感應器的熔溝襯套支撐體的耐火材料(可能是澆注料和干式振動料)能夠?qū)Ω魺岵牧咸匦院蜋C械強度特性進行優(yōu)化，從而使得所述熔溝襯套的完整性在有芯感應爐加熱、干燥或工作期間不受損害。所述熔溝襯套可以形成為單體単元。所述熔溝襯套可以是任何合適的形狀。所述熔溝襯套可以由任何合適的材料制成。所述熔溝襯套可以是具有單個U形的熔溝的細長單元(單環(huán)感應器(singleloopinductor))。更加具體地，所述熔溝可以包括從所述熔溝的基底延伸出的兩個臂，其中在所述熔溝的一個臂的端部中具有熔融金屬入口，在所述熔溝的另一臂的端部中具有熔融金屬出口，從而使得所述熔融金屬能夠通過所述ー個臂流向所述基底，并且通過所述基底流向所述另一臂，并且沿著所述另一臂流動。所述熔溝襯套可以是具有雙U形的熔溝的細長單元。更加具體地，所述熔溝可以包括從所述熔溝的基底延伸出的三個臂(所述基底與所述臂互連)，其中在所述熔溝的中間臂的端部中具有熔融材料入口，在所述熔溝的外側(cè)臂的端部中具有熔融材料出口，從而使得所述熔融金屬能夠通過所述中間臂流向所述基底，并且通過所述基底向外流向所述外部臂，并且沿著所述外側(cè)臂流動。所述熔溝襯套可以具有頂壁，所述入口和所述出口形成在所述頂壁中，并且安裝用的所述法蘭從所述頂壁向外延伸。所述熔溝襯套可以包括側(cè)壁，所述側(cè)壁從所述頂壁的周邊延伸，安裝用法蘭從所述側(cè)壁的上邊緣向外延伸。這樣的布置限定出了前室(vestibule)或前池(forebay)。所述熔溝襯套可以由對于所述熔融金屬有耐化學性的任意合適的陶瓷材料制成。所述溝槽式感應器可以包括針對所述熔溝襯套的支撐體，所述支撐體包括耐火材料。所述熔溝襯套支撐體的耐火材料可被選擇為具有對于所述溝槽式感應器最佳的隔熱材料特性和機械強度特性。所述熔溝襯套支撐體還可以包括外部鋼制外売。本發(fā)明還提供了用于溝槽式感應器的熔溝襯套，所述熔溝襯套限定了熔融金屬流過所述溝槽式感應的熔溝，并且所述熔溝襯套包括針對熔融金屬的入口和出ロ以及用于將所述熔溝襯套安裝至所述有芯感應爐的坩堝的耐火材料村里的法蘭，并且所述熔溝襯套是由耐所述熔溝中的所述熔融金屬的化學侵蝕的陶瓷材料形成的，從而使得在所述有芯感應爐的使用中，所述熔融金屬與所述溝槽式感應器之間的直接接觸限于僅與所述熔溝襯套(包括所述法蘭)接觸，并且所述熔融金屬不與所述溝槽式感應器的其它部分接觸。所述熔溝襯套可以形成為單體単元。所述熔溝襯套可以是任何合適的形狀。所述熔溝襯套可以由任何合適的材料制成。所述熔溝襯套可以是具有單個U形的熔溝的細長單元(單環(huán)感應器)，所述熔溝包括從所述熔溝的基底延伸出的兩個臂，其中在所述熔溝的一個臂的端部中具有熔融金屬入ロ，在所述熔溝的另一臂的端部中具有熔融金屬出口，從而使得所述熔融金屬能夠通過所述ー個臂流向所述基底，并且通過所述基底流向所述另一臂，并且沿著所述另一臂流動。所述熔溝襯套可以是具有雙U形的熔溝的細長單元,所述熔溝包括從所述熔溝的基底延伸出的三個臂(所述基底與所述臂互連)，其中在所述熔溝的中間臂的端部中具有熔融材料入口，在所述熔溝的外側(cè)臂的端部中具有熔融材料出口，從而使得所述熔融金屬能夠通過所述中間臂流向所述基底，并且通過所述基底向外流向所述外側(cè)臂，并且沿著所述外側(cè)臂流動。所述熔溝襯套可以具有頂壁，所述入口和所述出口形成在所述頂壁中，并且所述安裝用法蘭從所述頂壁向外延伸。所述熔溝襯套可以包括側(cè)壁，所述側(cè)壁從所述頂壁的周邊延伸，所述安裝用法蘭從所述側(cè)壁的上邊緣向外延伸。這樣的布置限定出了前室或前池。所述熔溝襯套可以由對于所述熔融金屬有耐化學性的任意合適的陶瓷材料制成。本發(fā)明還提供了一種有芯感應爐，所述有芯感應爐包括(a)鋼制外殼;(b)耐火材料制成的襯里，所述襯里位于所述外殼內(nèi)部；(C)坩堝，所述坩堝是由所述帶耐火村里的外殼限定的，且用于容納熔融金屬池；以及(d)用于加熱金屬的ー個以上的上述溝槽式感應器，所述溝槽式感應器與所述外殼連接，并且通過喉部與所述坩堝流體連通，所述喉部經(jīng)過所述外殼和所述耐火村里延伸至所述溝槽式感應器中的所述入ロ。將參照附圖以舉例方式進ー步說明本發(fā)明，其中圖I是本發(fā)明的有芯感應爐的一個實施例的垂直截面圖，該有芯感應爐包括本發(fā)明的溝槽式感應器的一個實施例；以及圖2是本發(fā)明的溝槽式感應器的一個實施例的垂直截面圖。具體實施例方式圖I是在鋼帶的金屬涂鍍生產(chǎn)線中使用的用來預熔Al/Zn合金的有芯感應爐3的主要部件的橫截面圖。需要注意的是，本發(fā)明不限于該用途，而是可以被用作任何適合的有芯感應爐的一部分或者用于任何適合的終端應用。圖I中所示的有芯感應爐3包括由外部鋼制外殼27和村里29限定的坩堝，村里29是由諸如硅酸鋁系耐火材料制成的。在使用中，該坩堝容納有Al/Zn合金熔池。感應爐3還包括兩個溝槽式感應器31，溝槽式感應器31分別與鋼制外殼27的相對的側(cè)壁連接并且分別通過喉部33與熔池流體連通。在使用中，熔融的Al/Zn合金從熔池中流出，流過溝槽式感應器31并被溝槽式感應器31加熱。圖2中的溝槽式感應器的圖是垂直截面圖，以示出與本發(fā)明特別相關的感應器的部件。另外，為了使得這些部件盡可能的清楚，圖中的開ロI中未含有感應器31的電磁線圈。溝槽式感應器31包括(a)熔溝襯套，總體由數(shù)字5標識，以及(b)熔溝襯套的支撐體。熔溝襯套5是由對熔融的Al/Zn合金和Zn蒸汽化學耐腐蝕的材料模制成形的。熔溝襯套5是限定使得熔融的Al/Zn合金流過溝槽式感應器的上述開ロI和雙“U”形熔溝的單體細長單元。所述熔溝包括基底和從基底延伸出的三個平行的臂9。熔溝的中央的臂的上端是熔融的Al/Zn合金的入口15，而熔溝的外側(cè)臂的上端是熔融的Al/Zn合金的出ロ17。熔溝的基底由熔溝襯套5的基底部7限定，并且熔溝的臂由熔溝襯套5的直立部9限定。這些基底部7和直立部9都是薄壁空心的部分。熔溝襯套5具有頂壁11，并且用于熔融的Al/Zn合金流動的入口15和出ロ17形成在頂壁11中。熔溝襯套5還包括圍繞頂壁11的周邊延伸的側(cè)壁21和從側(cè)壁21向外延伸的法蘭19。頂壁11和側(cè)壁21限定出了前室或前池。法蘭19被設置用來將熔溝襯套5安裝至限定有芯感應爐的坩堝(未圖示)的坩堝喉部(未圖示)的耐火材料村里(未圖示)，從而使得熔融的Al/Zn合金與溝槽式感應器之間的直接接觸限于僅與熔溝襯套5接觸。熔溝襯套支撐體包括外部鋼制外殼23和耐火材料的襯里25。該耐火材料填充外殼23與熔溝襯套5之間的空間。由于熔融的Al/Zn合金與溝槽式感應器之間的接觸只限于與熔溝襯套5接觸，所以可以從使得溝槽式感應器的隔熱性和機械強度最佳的耐火材料里選擇上述該耐火材料，而不用考慮耐化學性能。上述溝槽式感應器使得作為溝槽式感應器的失效情形的化學侵蝕和開裂最小化。在不背離本發(fā)明的精神的提前下，上述的本發(fā)明實施例可以進行很多變形。例如，本發(fā)明并不局限于圖中所示的溝槽式感應器3的特定形狀。又例如，本發(fā)明不局限于雙“U”形熔溝襯套5，而是例如還可以為ー個“U”形熔溝襯套5。再例如，本發(fā)明不限于被形成為單體單元的熔溝襯套5。權利要求1.一種有芯感應爐的溝槽式感應器，所述溝槽式感應器包括熔溝襯套，所述熔溝襯套限定了熔融金屬流過所述溝槽式感應器的熔溝，所述熔溝襯套包括針對所述熔融金屬的入口和出口并且包括法蘭，所述法蘭用于將所述熔溝襯套安裝至所述有芯感應爐的坩堝的耐火材料村里，并且所述熔溝襯套是由耐所述熔溝中的所述熔融金屬的化學侵蝕的陶瓷材料形成的，從而使得在所述有芯感應爐的使用中，所述熔融金屬與所述溝槽式感應器之間的直接接觸限于僅與包括所述法蘭在內(nèi)的所述熔溝襯套接觸，并且所述熔融金屬不與所述溝槽式感應器的其它部分接觸。2.根據(jù)權利要求I所述的溝槽式感應器，其中所述熔溝襯套是具有單個U形熔溝的細長單元。3.根據(jù)權利要求I所述的溝槽式感應器，其中所述熔溝襯套是具有雙U形熔溝的細長單元。4.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的溝槽式感應器，其中所述熔溝襯套包括頂壁，所述入ロ和所述出ロ形成在所述頂壁中，并且安裝用的所述法蘭從所述頂壁向外延伸。5.根據(jù)權利要求I所述的溝槽式感應器，其中所述熔溝襯套包括側(cè)壁，所述側(cè)壁從所述頂壁的周邊延伸，安裝用的所述法蘭從所述側(cè)壁的上邊緣向外延伸，從而限定出了前室或前池。6.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的溝槽式感應器，所述溝槽式感應器包括針對所述熔溝襯套的支撐體,所述支撐體包括耐火材料。7.ー種用于溝槽式感應器的熔溝襯套，所述熔溝襯套限定了熔融金屬流過所述溝槽式感應器的熔溝，所述熔溝襯套包括所述針對熔融金屬的入口和出口并且包括法蘭，所述法蘭用于將所述熔溝襯套安裝至有芯感應爐的坩堝的耐火材料村里，并且所述熔溝襯套是由耐所述熔溝中的所述熔融金屬的化學侵蝕的陶瓷材料形成的，從而使得在所述有芯感應爐的使用中，所述熔融金屬與所述溝槽式感應器之間的直接接觸限于僅與包括所述法蘭在內(nèi)的所述熔溝襯套接觸，并且所述熔融金屬不與所述溝槽式感應器的其它部分接觸。8.一種有芯感應爐，所述有芯感應爐包括(a)鋼制外売；(b)耐火材料制成的襯里，所述襯里位于所述外殼內(nèi)部；(C)坩堝，所述坩堝由所述帶耐火村里的外殼限定，且用于容納熔融金屬池；以及(d)用于加熱金屬的ー個以上的前述權利要求I至6中任一項所述的溝槽式感應器，所述溝槽式感應器與所述外殼連接，并且通過喉部與所述坩堝流體連通，所述喉部經(jīng)過所述外殼和所述耐火村里延伸至所述溝槽式感應器中的所述入ロ。全文摘要本發(fā)明公開了一種有芯感應爐的溝槽式感應器。所述溝槽式感應器包括熔溝襯套，所述熔溝襯套限定了熔融金屬流過所述溝槽式感應器的熔溝。所述熔溝襯套包括所述熔融金屬的入口和出口以及法蘭，所述法蘭用于將所述熔溝襯套安裝至所述有芯感應爐的坩堝的耐火材料襯里。所述熔溝襯套是由耐熔溝中的所述熔融金屬的化學侵蝕的陶瓷材料形成的，從而使得在所述有芯感應爐的使用中，所述熔融金屬與所述溝槽式感應器之間的直接接觸限于僅與包括所述法蘭在內(nèi)的所述熔溝襯套接觸，并且所述熔融金屬不與所述溝槽式感應器的其它部分接觸。文檔編號F27B1/00GK102834685SQ201180017013公開日2012年12月19日申請日期2011年3月29日優(yōu)先權日2010年3月29日發(fā)明者達恩·肯尼思·湯普森,內(nèi)加·塞塔吉烏,威廉·約瑟夫·格利森,格里·卡多佐,約翰·安東尼·斯平克,克雷格·魯爾斯頓申請人:藍野鋼鐵有限公司