加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉的制作方法

本实用新型涉及电磁搅拌装置领域，特别是涉及一种加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉。

背景技术：

目前市场上多为单一功能的中频熔化炉，其对金属熔液的搅拌力度远远达不到厂家对金属材料合金成分细化的要求，生产厂家往往先在中频炉内熔化，然后再将熔化后的熔液转移至搅拌装置内进行搅拌。因此采用单一功能的中频熔化炉具有以下缺陷：一、高温熔液在转移过程中易氧化及造成污染；二、工人劳动强度过大；三、工作环境温度过高，存在潜在危险；四、生产企业生产费用增加。

现有的电磁翻腾搅拌炉，参考授权公告号为CN 204421607U的专利文件，包括坩埚、保温层、硅钢片，坩埚的外部安装保温层，保温层的外部安装中频线圈，硅钢片安装在中频线圈的外部，硅钢片包括顶板和底板，顶板和底板之间均匀固定三块竖向连接板，每块竖向连接板的内侧沿径向均匀设置若干凹槽，凹槽内安装电磁搅拌线圈。电磁搅拌线圈在中频线圈的外侧，这样在中频线圈通电产生电磁感应，势必会在电磁搅拌线圈上产生高压，在电磁搅拌启动时也会在中频线圈上互耦产生电压，互耦产生的高压会通过电缆线输送到电源柜，高压传输过程中可能对电源柜造成损伤，也会给操作人员带来一定的危险性。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种互耦电压安全传输、结构简单、成本低、自动化程度高的加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉。

本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉，包括中频加热系统、电磁搅拌系统、炉体、保温层，炉体的外部套设有保温层，保温层的外部安装中频加热系统，电磁搅拌系统安装在中频加热系统的外部，电磁搅拌系统包括硅钢片和缠绕在硅钢片上的电磁搅拌线圈；中频加热系统设有中频线圈，中频线圈和电磁搅拌线圈均连接在接触器上，接触器连接在控制系统上，接触器为中频线圈通电时，屏蔽电磁搅拌线圈，接触器为电磁感应线圈通电时，屏蔽中频线圈。

本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉，其中所述接触器固定在封闭的箱体内。

本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉，其中所述硅钢片包括顶板和底板，顶板和底板之间均匀固定三块竖向连接板，每块竖向连接板的内侧沿径向均匀设置若干凹槽，凹槽内安装电磁搅拌线圈。

本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉，其中所述硅钢片设置多个，多个硅钢片依次叠加安装在中频线圈的外部，相邻硅钢片之间通过铆钉固定连接。

本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉，其中所述保温层采用陶瓷纤维材料制成。

本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉，其中还设有冷却控制系统，冷却控制系统向中频线圈和电磁搅拌线圈供应冷却液。

本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉，其中所述冷却控制系统连接在控制系统上，控制系统上连接有调节阀和传感器，调节阀和传感器对冷却液的供给流量、流速进行调节和监控。

本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉，其中所述炉体上连接有液压系统，液压系统调节炉体的倾斜角度。

本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉，其中所述控制系统设置在控制柜内，控制柜向中频加热系统和电磁搅拌系统供电和调节供电电压。

本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉，其中所述控制系统设为PLC控制单元。

本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉与现有技术不同之处在于：本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉，包括中频加热系统、电磁搅拌系统、炉体、保温层，炉体的外部套设有保温层，保温层的外部安装中频加热系统，电磁搅拌系统安装在中频加热系统的外部，电磁搅拌系统包括硅钢片和缠绕在硅钢片上的电磁搅拌线圈；中频加热系统设有中频线圈，中频线圈和电磁搅拌线圈均连接在接触器上，接触器连接在控制系统上，接触器为中频线圈通电时，屏蔽电磁搅拌线圈，接触器为电磁感应线圈通电时，屏蔽中频线圈；接触器使中频线圈和电磁搅拌线圈达到互锁功能，保证工作过程的安全性。

下面结合附图对本实用新型的加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉的整体结构示意图；

图2为本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉的系统关系框图；

图3为本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉的内部结构示意图；

图4为本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉的搅拌状态结构示意图一；

图5为本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉的搅拌状态结构示意图二。

附图标注：1、电磁搅拌系统；2、中频加热系统；3、保温层；4、炉体；5、电磁搅拌线圈；6、接触器；7、液压系统。

具体实施方式

电磁搅拌系统1产生的磁场作用于炉体4内熔融态的金属液，并与金属液有相对运动，金属液又是导电体，金属液中产生感应电流，感应电流与电磁搅拌系统1产生的磁场相互作用而产生电磁力，推动金属液的运动。运动的方式由磁场方式决定，普遍应用的磁场有旋转磁场和行波磁场(水平或垂直)。采用电磁搅拌技术的主要效果：熔体成分均匀，熔体温度均匀，降低夹渣含量，减少中心缩孔，消除宏观偏析，增加等轴晶比率，改善凝固组织等。

如图1-图3所示，本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉，包括中频加热系统2、电磁搅拌系统1、炉体4、保温层3，炉体4的外部套设有保温层3，保温层3的外部安装中频加热系统2，电磁搅拌系统1安装在中频加热系统2的外部，电磁搅拌系统1包括硅钢片和缠绕在硅钢片上的电磁搅拌线圈5；中频加热系统2设有中频线圈，中频线圈和电磁搅拌线圈5均连接在接触器6上，接触器6连接在控制系统上，接触器6为中频线圈通电时，屏蔽电磁搅拌线圈5，接触器6为电磁感应线圈通电时，屏蔽中频线圈。控制系统设置在控制柜内，控制柜向中频加热系统2和电磁搅拌系统1供电和调节供电电压。

电磁搅拌系统1在中频加热系统2的外侧，即电磁搅拌器线圈在中频线圈的外侧，在中频线圈加热炉体4时，势必会在电磁搅拌线圈5上产生互耦电压，在电磁搅拌线圈5搅拌熔融态金属时，中频线圈上也会产生互耦电压，互耦电压会通过电缆线输送到电源柜，这样的互耦高压会对互相的电源柜造成损伤，也会给操作人员带来一定的危险。为了避免高压通过电缆线输送到电源柜，我们在中频加热系统2和电磁搅拌系统1的接线端配备了接触器6，接触器6固定在一个封闭的箱体内，接触器6连接在控制系统上，控制系统设为PLC控制单元，接触器6使中频线圈和电磁搅拌线圈5达到互锁功能，即在电磁搅拌线圈5通电时，屏蔽中频线圈，在中频线圈通电加热时，屏蔽电磁搅拌线圈5，这样保证了工作过程的安全性。

中频加热系统2，完成金属加热并进行恒温控制，通过PID控制有效调节加热功率以达到炉体4温度的有效设定控制。电磁搅拌系统1包括变频电源和电磁搅拌线圈5，通过交-直-交变频方式，将单相或三相50HZ或60HZ的工频电源转换为频率0.5-30HZ连续可调、电压0-380V可调的相位互差120度三相电源，该电源通入电磁搅拌线圈5后将产生一个行波磁场，此行波磁场穿透炉体4作用于熔融态金属液，使熔液产生有规律的移动，实现搅拌功能，并且改变变频电源的电压、频率和相位，即可改变搅拌作用力的大小和方向。

固体金属材料在炉体4内受热转变为熔融状态，炉体4的材料选用坩埚陶瓷材料，耐高温性能好。保温层3采用陶瓷纤维材料制成，既方便与炉体4材料匹配，又能起到良好的隔热效果。

硅钢片包括顶板和底板，顶板和底板之间均匀固定三块竖向连接板，每块竖向连接板的内侧沿径向均匀设置若干凹槽，凹槽内安装电磁搅拌线圈5。硅钢片设置多个，多个硅钢片依次叠加安装在中频线圈的外部，相邻硅钢片之间通过铆钉固定连接。

炉体4上还连接有冷却控制系统，冷却控制系统向中频线圈和电磁搅拌线圈5供应冷却液。冷却控制系统连接在控制系统上，控制系统上连接有调节阀和传感器，调节阀和传感器对冷却液的供给流量、流速进行调节和监控。具有水温，水压，水流，水质等监测、报警功能；冷却水流入感应器线圈中，使感应器强行冷却，以保证感应器正常工作。冷却水只要在坩埚内存在溶液和高温情况下均应工作给水。

炉体4上连接有液压系统7，液压系统7调节炉体4的倾斜角度，液压系统7调节炉体4的角度，便于熔融态金属倾倒，液压系统7也连接在控制系统上，智能控制炉体4的倾斜角度。

结合图4和图5所示，每个炉体4外侧可以设有多组电磁搅拌系统1，多组电磁搅拌系统1配合使用。如图4所示，每组电磁搅拌系统1的搅拌方向相同，对炉体4内的物料进行同向搅拌；如图5所示，相邻两组电磁搅拌系统1的搅拌方向相反，对处于不同位置的物料分别进行搅拌，搅拌方向不同。

本实用新型加热与搅拌互锁型电磁翻腾搅拌炉，具有熔化金属与电磁搅拌合为一体的优点，并可以大幅缩短熔炼时间，并达到搅拌均匀性，晶粒细化等作用，是生产厂家制作特殊合金及复合材料的优良设备。电磁搅拌熔液在炉体4内的整体流动，降低了熔液底部和表面的温差，缩短了熔炼时间大幅度提高生产效率；流动的熔液对炉底有冲刷作用，减少了炉底结渣，从而也减少清炉次数，延长了炉子的使用寿命；在炉门关闭时进行熔液搅拌，减少了热量损失，提高了能源利用率；甩掉了人工搅拌时用的扒子，减少了对熔液表面氧化膜的破坏，降低了烧损；电磁搅拌工作时没有移动部件，设备的维护量很低。电磁搅拌与溶液无物理直接接触，不污染熔融态金属材料，在熔炼合金与高纯金属时有重要意义；搅拌充分，能够大幅减少金属熔滴在渣层内的包裹，缩短熔融态金属在空气中暴露的时间，从而提高金属的实收率，炉渣的减少大致在15％--30％左右；可有效解决合金成分的均匀性问题，可达到人工操作达不到的效果；不破坏氧化层搅拌，也无需开启炉门，因而可减少氧化渣的产生，降低烧损率，大量的应用数据表明，电磁搅拌可缩短的熔炼时间大约为无电磁搅拌的20％以上，可以减少10％--15％的电量消耗，可提高15％--30％的生产率。通过改变磁场的方向及强度，便能有效调节熔融态金属的搅拌反向及搅拌强度；采用感性加热效率高，PID自动温度调节，可有效节约输入功率减低成本；一次性投资，使用成本较低，节省能源，提高生产效率；操作及维护简单便捷，工人易掌握，大幅度降低工人劳动强度，操作简单方便。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。