一种真空感应熔炼炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种真空感应熔炼炉，炉体、电源控制单元、真空泵、第一隔热板、总压力传感器和处理控制器。重要的是：该第一隔热板的顶面与该坩埚底面固定连接；该总压力传感器固定设置在该第一隔热板底面的重心处；该处理控制器分别与该电源控制单元和该总压力传感器电连接，并且该处理控制器根据该总压力传感器测得的坩埚压力信号控制该电源控制单元的电源输入值。通过上述方案，本实用新型对真空熔炼炉在熔炼不同重量的炉料时合理地控制了其所对应的所需输入电源和输入功率，减少了不必要的能源损耗并由此相对地提高了真空熔炼炉的熔炼速率。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种适用于在真空环境中处理炉料的坩埚炉，尤其是涉及一种采 用电磁感应加热的真空感应熔炼炉。 一种真空感应熔炼炉
【背景技术】
[0002] 真空感应熔炼炉是指一种在真空条件下利用电磁感应在导体内产生涡流来加热 物料的熔炼炉。
[0003] 请参阅图1，图1为现有技术真空熔炼炉的结构示意图。图1中的真空感应熔炼炉 10包括炉体11、电源控制单元12和真空泵13。该炉体11内部设有被感应线圈缠绕的坩 埚111以及其外壁设有真空阀门。该电源控制单元12设置在该炉体11的外侧并与该感应 线圈电连接，该真空泵13设置在该炉体11外侧并通过管道与该炉体11的真空阀门密封连 接。这种真空感应熔炼炉虽然被广泛用于处理多种炉料，但是其普遍存在着这样的缺陷：电 源控制单元中的电源系统不够完善。在处理不同重量的炉料时电源控制单元的输入电压和 输入功率不变或不能根据坩埚中炉料的重量和炉料被烧结的状态而判断并调节对其进行 熔炼所需的适当的输入电压和输入功率。输入电压和输入功率过大时，导该真空熔炼炉10 在熔炼炉料的过程中耗能过多，造成不必要的能源损耗。输入电压和输入功率过小时，会影 响被熔炼的炉料的质量，并且降低了熔炼的效率。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，为对真空熔炼炉在熔炼不同 重量的炉料时合理地控制了其所对应的所需输入电源和输入功率，减少不必要的能源损耗 并由此相对地提高真空熔炼炉的熔炼速率，提供了一种真空感应熔炼炉。
[0005] 本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种真空感应熔炼炉，炉体、电源控制单 元和真空泵。该炉体内设有被感应线圈缠绕的坩埚以及其侧壁设有真空阀门；该电源控制 单元设置在该炉体的外侧并与该感应线圈电连接，该真空泵设置在该炉体外侧并且其进口 通过管道与该炉体的真空阀门密封连接。重要的是：该真空感应熔炼炉还包括第一隔热板、 总压力传感器和处理控制器。该第一隔热板的顶面与该坩埚底面固定连接；该总压力传感 器固定设置在该第一隔热板底面的重心处；该处理控制器分别与该电源控制单元和该总压 力传感器电连接，并且该处理控制器根据该总压力传感器测得的坩埚压力信号控制该电源 控制单元的电源输入值。通过上述方案，本实用新型对真空熔炼炉在熔炼不同重量的炉料 时合理地控制了其所对应的所需输入电源和输入功率，减少了不必要的能源损耗并由此相 对地提高了真空熔炼炉的熔炼速率。
[0006] 该真空感应熔炼炉还包括第二隔热板和四个与该处理控制器电连接的分压力传 感器。该第二隔热板固定设置在该坩埚底面和该第一隔热板之间。所述的四个分压力传 感器分别设置在该第二隔热板底面的四个角处，并且其下端固定连接于该第一隔热板的顶 面。该处理控制器根据该分压力传感器测得的坩埚压力信号进一步控制该电源控制单元的 电源输入值和该电源控制单元的关闭。此处的四个分压力传感器设置有利于将真空感应熔 炼炉中原料被熔炼的过程具现化，实现了本实用新型中进一步对该电源控制单元的电源输 入值的控制，进一步减少真空感应熔炼炉的熔炼功耗，节省能源。
[0007] 作为优选，该第一隔热板为气凝胶毡隔热板或真空隔热板。气凝胶毡隔热板和真 空隔热板都具有良好的隔热效果。其中，该气凝胶毡隔热板具有柔软、易裁剪、密度小、无 机防火、整体疏水、绿色环保、导热系数低等特性；该真空隔热板是由填充芯材与真空保护 表层复合而成的，不含有任何0D (消耗臭氧层物质）材料，具有环保和高效节能的特性。因 此，该气凝胶毡隔热板和该真空隔热板的使用有利于环保和减小其对熔炼炉内的熔炼环境 的影响，并且其有效地避免了炉体内的热量向总压力传感器传递，进一步保证了总压力传 感器的工作温度的稳定性，使该总压力传感器不因温度而影响测量精度。
[0008] 作为优选，该第二隔热板为气凝胶毡隔热板或真空隔热板。气凝胶毡隔热板和真 空隔热板都具有良好的隔热效果。该气凝胶毡隔热板和该真空隔热板的使用有利于环保和 减小其对熔炼炉内的熔炼环境的影响，并且其有效地避免了炉体内的热量向分压力传感器 传递，进一步保证了分压力传感器的工作温度的稳定性，使该分压力传感器不因温度而影 响测量精度。
[0009] 该炉体的内壁与外壁之间设有真空层。
[0010] 为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1是现有技术真空感应熔炼炉的结构示意图。
[0012] 图2是本实用新型真空感应熔炼炉的结构示意图。
[0013] 图3是本实用新型真空感应熔炼炉炉体内部结构局部放大图。
[0014] 图4是本实用新型真空感应熔炉体中往总压力传感器方向仰望的总压力传感器 仰视图。
[0015] 图5是本实用新型真空感应熔炉体中往分压力传感器方向仰望的分压力传感器 仰视图。
【具体实施方式】
[0016] 请同时参阅图2和图3,其中，图2是本实用新型真空感应熔炼炉的结构示意图； 图3是本实用新型真空感应熔炼炉炉体内部结构局部放大图。本实用新型中的真空感应熔 炼炉20,包括炉体21、电源控制单元22、真空泵23、第二隔热板24、四个分压力传感器25、 第一隔热板26、总压力传感器27和处理控制器28。该电源控制单元22设置在该炉体21外 侧并与该炉体21电连接，该真空泵23设置在该炉体21的外侧并通过管道与该炉体21相 通连接。该第二隔热板24、该分压力传感器25、该第一隔热板26和该总压力传感器27都 设置在该炉体21内。
[0017] 请同时参阅图4和图5,其中，图4是本实用新型真空感应熔炉体中往总压力传感 器方向仰望的总压力传感器仰视图，图5是本实用新型真空感应熔炉体中往分压力传感器 方向仰望的分压力传感器仰视图。其中，所述的四个分压力传感器25固定设置在该第二隔 热板24和该第一个隔热板26之间，并且所述的四个分压力传感器25分别分布在该第二隔 热板24的底面的四个角处，以测量炉内需要被熔炼的炉料对这四个角的压力。该总压力传 感器27固定设置在该第一隔热板26底面的重心处，以测量炉内炉料的总压力。该处理控 制器28分别与该电源控制单元22、该分压力传感器25和该总压力传感器27电连接，其根 据该总压力传感器27测得的炉料压力信号控制该电源控制单元22在真空感应熔炼炉20 刚开始运行时的电源输入值，进一步，其根据所述的分压力传感器25测得的炉料压力信号 进行差值处理，从而改变该电源控制单元22在该真空感应熔炼炉20的熔炼过程中的电源 输入值。
[0018] 具体地，该炉体21内设有被感应线圈缠绕的坩埚211以及其侧壁设有真空阀门。 该坩埚211外围的感应线圈电连接于该电源控制单元22,该真空阀门通过管道密封连接于 该真空泵23的进口。进一步，该炉体21的内壁与外壁之间设有真空层。
[0019] 具体地，该炉体21中坩埚211的底面固定设置在该第二隔热板24的顶面，即该第 二隔热板24被该坩埚211紧紧地压住，同时依次设置在该第二隔热板24下的分压力传感 器25、第一隔热板26和总压力传感器27都同时被该坩埚211紧紧地压住，从而实现该分压 力传感器25和该总压力传感器27对坩埚211压力的测量。
[0020] 作为优选，该第一隔热板26为气凝胶毡隔热板或真空隔热板，该第二隔热板24为 气凝胶毡隔热板或真空隔热板。
[0021] 在本实用新型的真空熔炼炉20进行真空熔炼时，先将炉料放进炉体21内的坩埚 211里，直到将所需被熔炼的炉料都被放进坩埚211里时，关门炉门并打开炉体21侧壁上的 真空阀门和真空泵23的开关，让真空泵23对炉体21内进行抽真空，由此使得炉内的真空 度符合容量环境的标准。
[0022] 重要的是，当炉内的真空度达到标准熔炼真空度时，打开总压力传感器27和处理 控制器28的开关。这时，总压力传感器27便会对装有炉料的坩埚211的压力不断地进行 测量，并将其所测得所有的坩埚压力信号传送给处理控制器28。该处理控制器28将从总压 力传感器27接收到的所有坩埚压力信号进行处理，并从所有接收到的坩埚信号中挑选出 一个出现频率最高的数据，并将该数据定为该装有炉料的坩埚211的总重，即该处理控制 器28确定好准确的信号数据后，并将该信号数据转换为相应的重量控制信号，从而根据这 个重量控制信号控制电源控制单元22的输入值。于是，该处理控制器28控制电源控制单 元22的开关打开，同时控制电源控制单元22的输入电压和输入功率。即该处理控制器28 中设有三个阈值范围，其每个阈值范围对应有一输入电压和输入功率；例如，当总压力传感 器27测得的总重属于第一阈值范围时，处理控制器28便会控制电源控制单兀22输入该阈 值范围对应的输入电压和输入功率；当总压力传感器27测得的总重属于第二阈值范围时， 处理控制器28便会控制电源控制单元22输入该阈值范围对应的输入电压和输入功率；当 总压力传感器27测得的总重属于第三阈值范围时，处理控制器28便会控制电源控制单元 22输入该阈值范围对应的输入电压和输入功率。该处理控制器28和该总压力传感器27的 设置大大减少了本实用新型真空感应熔炼炉的能耗。
[0023] 更进一步，在该处理控制器28控制好该电源控制单元22的输入电压后，再经过40 分钟后，该处理控制器器28便启动该分压力传感器。由于放进坩埚211的磁铁原料为不均 匀的块状，则将其放入坩埚211内时，其不均匀性和其在坩埚211内放置位置的偏差性会导 致坩埚211底部受力不均匀，即磁铁原料不完全被熔化时，坩埚211的底部受力始终不均 匀。只有当坩埚211内的磁铁原料完全熔化时，坩埚211的底部受力才会均匀，即其底部各 点的受力几乎一样。于是，所述的4个分压力传感器25对该坩埚211的压力进行实时测量， 从而间接实现对炉内磁铁原料物态变化过程的监控；并且其把自己各个时刻测得坩埚211 底面不同的4个点的压力值信息传输给该处理控制器28。该处理控制器28便对此压力值 信息进行分析和处理，从而进一步在熔炼过程中改变该电源控制单元22的电源输入值。
[0024] 具体地，首先，该处理控制器28对于每一次由所述的4个分压力传感器25传来的 坩埚211压力值信息进行分析，每一次，该处理控制器28将所述的4个压力值信息进行比 较，将各个压力值中的每两个不同的信息显示的压力数据相减，得出4个差值。然后，该处 理控制器28根据这4个差值信息中得到最大差值信息；其中，该差值信息间接表示的是该 坩埚211中的磁铁原料经熔炼一段时间后的液态程度，最大差值越大，则代表磁铁原料液 态程度越小，相反，最大差值越小，则代表磁铁原料越接近液态。因此，最大差值越小，该处 理控制器28便根据该最大差值信息相应地减小该电源控制单元的电源输入值。当最大差 值处于完全液态阈值时，该处理控制器28控制该电源控制单元22关闭电源。所述的分压 力传感器25为监控熔炼过程不可忽视的一部分，其为处理控制器28提供了对熔炼电源输 入值实现控制的数据，进一步减少了该真空感应熔炼炉的能耗。
[0025] 相对于现有技术，本实用新型对真空熔炼炉在熔炼不同重量的炉料时合理地控制 了其所对应的所需输入电源和输入功率，减少不必要的能源损耗并由此相对地提高真空熔 炼炉的熔炼速率。
[0026] 本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变形不脱 离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本实用新型的权利要求和等同技术 范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。
【权利要求】
1. 一种真空感应熔炼炉，包括炉体、电源控制单元和真空泵；该炉体内设有被感应线 圈缠绕的坩埚以及其侧壁设有真空阀门；该电源控制单元设置在该炉体的外侧并与该感应 线圈电连接，该真空泵设置在该炉体外侧并且其进口通过管道与该炉体的真空阀门密封连 接；其特征在于：还包括第一隔热板、总压力传感器和处理控制器； 该第一隔热板的顶面与该坩埚底面固定连接；该总压力传感器固定设置在该第一隔热 板底面的重心处；该处理控制器分别与该电源控制单元和该总压力传感器电连接，并且该 处理控制器根据该总压力传感器测得的坩埚压力信号控制该电源控制单元的电源输入值。
2. 根据权利要求1所述的真空感应熔炼炉，其特征在于：还包括第二隔热板和四个与 该处理控制器电连接的分压力传感器；该第二隔热板固定设置在该坩埚底面和该第一隔热 板之间；所述的四个分压力传感器分别设置在该第二隔热板底面的四个角处，并且其下端 固定连接于该第一隔热板的顶面；该处理控制器根据该分压力传感器测得的坩埚压力信号 进一步控制该电源控制单元的电源输入值和该电源控制单元的关闭。
3. 根据权利要求1所述的真空感应熔炼炉，其特征在于：该第一隔热板为气凝胶毡隔 热板或真空隔热板。
4. 根据权利要求2所述的真空感应熔炼炉，其特征在于：该第二隔热板为气凝胶毡隔 热板或真空隔热板。
5. 根据权利要求1所述的真空感应熔炼炉，其特征在于：该炉体的内壁与外壁之间设 有真空层。
【文档编号】F27B14/04GK203881129SQ201320782756
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年12月2日 优先权日:2013年12月2日
【发明者】何胜云 申请人:乳源瑶族自治县力强磁铁制品有限公司