专利名称：一种用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及铝/锌金属熔融领域，确切地说是指一种用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管。
背景技术：
现有的铝及锌金合的熔化及熔体保温的方式，主要有热辐射反射式、坩埚式、感应式以及浸入式(也有人叫内热式)等方式，其中以上的反射式、坩埚式以及沉浸入式，这三种形式都可分为电热和燃料燃烧式(包括燃烧天然气、柴油以及重油等燃料)。概括来讲，铝合金熔化及其熔体的保温方式主要分类如下1、反射式电反射式/燃料反射式，金属或其熔体在熔池里，电发热元件或燃料烧嘴在炉体的上方，通过热反射把热量传给金属，这种方式是现在(特别是大型炉)铝合金的主要加热方式。2、坩埚式电阻式/燃料燃烧式，正如家用的煮锅一样，把铝或锌合金锭或其熔体放到坩埚里，然后再坩埚底部加热的方式熔化金属或保温金属液，这种方式主要用于铸造及压铸行业。3、感应式主要指中频熔化炉，通过电器元件在一定的空间内产生电磁场，从而在需要加热的金属或金属液内产生涡流而产生热的方式熔化及保温有色金属。4、沉浸入式对于电浸入式加热管，是把发热原件直接放到不容易被有色金属液侵蚀的保护管内，再把保护管伸进金属熔液内，通电后通过热辐射和传导的作用熔化铝或锌合金或保温其熔体。而对于燃气式发热管，是把保护管伸入金属液后，让燃气直接在管内燃烧把热量传给金属液。但是，以上现有的几种铝及锌金合的熔化及熔体保温的方式存在一定的缺陷，具体如下反射式加热反射式加热的优点为可以免去坩埚，可以用电、天然气以及重油等各种燃料，而且被加热的有色金属可以从几百公斤到几十吨，范围非常广，也是目前大多数铝合金熔炉的主要加热方式。而锌合金的熔化及保温往往不采用这种加热方式。其反射式加热主要的缺陷为由于是从上往下加热，有色金属熔体的温差比较大，承装的有色金属熔液不可能深，大型炉一般都不会超过600毫米，小炉一般不会超过450毫米。这样的炉型决定了其表面积比较大，也就是说能耗比大，对于熔铝炉，熔池上部及下部的温差往往达到IOO0C -200°C，这样的表面温度很容易导致熔体液面温度过高而被大量氧化。由于上下部温度差太多，造成了上下部熔体的不同金属组分含量的不均勻，降低了铝水质量的同时也大量烧损了铝液，特别是很多含有轻金属的铝液更容易被烧损。坩埚式加热主要优点为由于热量从下往上传，熔体的温度比较均勻，熔体表面因氧化物比较少而干净，是目前压铸行业机边炉铝/锌合金熔化及保温的主要方式。其主要缺点为对于铝合金的熔化及加热，由于坩埚往往用石墨做成，不可能太大，承装的铝液量受到了很大限制，市面上装铝液超过1吨的坩埚已经很少见，因此无法适应大用量的厂家使用；另外，就算国际上最好的坩埚，其使用周期也只有3-5个月，坩埚的使用成本非常高；为了保证坩埚的强度，坩埚往往有40毫米厚，热传导性能比较差，能耗比较高，特别是用天然气以及柴油等燃料时，热效率只有10%左右，其它热能都白白浪费掉了。而对于熔锌的坩埚炉，用燃料燃烧加热的方式也同样存在热效率低下的问题。感应式加热主要优点为热量均勻地金属体内产生，熔体温度比较均勻，也比较干净。其主要缺点为由于铝/锌合金的电阻率比较低，导致了感应炉的电器容易坏，使用成本比较高，炉子也不可能大，虽然推广多年，在市场上使这种炉型的厂家不多。浸入式加热被认为是解决铝合金熔化及其熔体保温的最好加热方式，可以适用于各种炉型，大大降低能耗的同时铝/锌水质量最好。多年来全世界各国家都比较重视浸入式加热器在铝合金熔化及保温上的研究，欧美国家出现了多种形式的浸入式加热器。主要缺点为价格高，每支的成本在2-5万，虽然好用，由于价格太高国内在用的厂家少之又少。浸入式加热器主要靠能承受高温以及耐有色金属液侵蚀的特殊保护管来实现浸入加热的目的，进口的浸入式加热管都有个共同点就是保护管的价格高，一般用户难以承受。而国内的浸入式加热管是在保护管内塞一根硅碳棒发热管，由于只能通过辐射传热，传热速度比较慢，发热元件的温度比较高才能实现保温熔体的目的，使得保护管的氧化比较厉害，导致保护管寿命比较短，只要保护管有一个地方穿孔，整个管就要报废，有的保护管只有十几天就穿孔了，以至于这种最有效的铝及锌合金熔体加热保温方式的加热管在我们国家难以推广，使得我国整个铝型材及铝压铸行业在单位能耗这一指标远远大于国外的同行，产品的品质很难提高。
实用新型内容针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于提供一种用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管，可以降低成本，且通过把发热元件与陶瓷保护管浇注成一体的方式，高效地把发热元件产生的热量通过热传导方式传导给铝/锌金属熔体。为了解决以上的技术问题，本实用新型提供的用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管，包括陶瓷保护管、若干发热元件和电极引出棒，所述电极引出棒与所述发热元件连接，所述发热元件设置在所述陶瓷保护管内，所述陶瓷保护管内填充陶瓷浇注料。优选地，所述发热元件的数量为2-20个。优选地，所述用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管还包括固定支架，所述固定支架为管式固定支架，所述发热元件插入所述固定支架内，所述固定支架内填充陶瓷浇注料。优选地，所述用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管还包括固定支架，所述固定支架为柱式固定支架，所述发热元件套接在所述固定支架上。优选地，所述陶瓷保护管内预设有若干膨胀缝隙。优选地，所述膨胀缝隙将所述发热元件均勻间隔。优选地，所述膨胀缝隙内填塞保温棉。优选地，所述用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管还包括温控热电耦，所述温控热电偶设置在所述陶瓷保护管内。[0022]本实用新型提供的用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管，包括陶瓷保护管、若干发热元件和电极引出棒，所述电极引出棒与所述发热元件连接，所述发热元件设置在所述陶瓷保护管内，所述陶瓷保护管内填充陶瓷浇注料。与现有技术相比，本实用新型提供的用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管，通过把发热元件与陶瓷保护管浇注成一体的方式，高效地把发热元件产生的热量通过热传导方式传导给铝/锌金属熔体，经过在空气中的检测试验，电加热管内部与电加热管外部的温度差仅为100°C-15(TC;由于电加热管内外温差较低，热量利用率高，从而可以降低了陶瓷保护管的温度，同时通过陶瓷浇注料的方式，也杜绝了保护管被高温氧化情况的出现；由于发热元件是浇注在陶瓷保护管里，即使陶瓷保护管的个别地方穿孔，电加热管也可以正常工作，因此可以有效延长发热管的使用寿命；另外由于电加热管的各部件材料成本较低，可以降低生产成本。另外，本实用新型提供的用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管适应范围广，可以用在铝熔体及锌熔体的保温及锭块的熔化，也可以在任何体积规格的熔池工作，很好实现熔化保温的目的。
图1为本实用新型中用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管的纵截面的结构示意图；图2为本实用新型中用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管的横截面的结构示意图。
具体实施方式
请参见图1和图2，图1为本发明中用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管的纵截面的结构示意图；图2为本发明中用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管的横截面的结构示意图。本发明提供的用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管，包括陶瓷保护管1、发热元件4和电极引出棒8，电极引出棒8与发热元件4连接，发热元件4设置在陶瓷保护管1内，陶瓷保护管1内填充陶瓷浇注料2，陶瓷浇注料2将发热元件4和陶瓷保护管1浇注成一体，可以耐1400°C左右的高温，使得发热元件4发出的热量可以通过浇注材料2和陶瓷保护套管1以热传导的方式传出去。陶瓷保护管1为氮化硅陶瓷保护管、碳化硅陶瓷保护管、氮化硅与碳化硅结合的陶瓷保护管、或者sialon陶瓷保护管中的任意一种。陶瓷浇注料2为碳化硅陶瓷浇注料、氧化铝陶瓷浇注料或者二者结合的一种。请参见图2，用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管还包括固定支架3，固定支架3为管式固定支架，发热元件4插入固定支架3内，固定支架3内填充陶瓷浇注料2，在此种情况下，陶瓷浇注料2为碳化硅陶瓷浇注料或氧化铝陶瓷浇注料。固定支架3的作用是把发热元件4固定好，以防止在浇注陶瓷浇注料2时将不同相之间的发热元件4接触在一起。固定支架也可以为柱式固定支架，发热元件套接在固定支架上，即把固定支架插入螺旋发热元件内，然后再往陶瓷保护管内浇注陶瓷浇注料，在此种情况下，陶瓷浇注料为碳化硅陶瓷浇注料或氧化铝陶瓷浇注料。固定支架的作用是把发热元件固定好，以防止在浇注陶瓷浇注料时将不同相之间的发热元件接触在一起。固定支架使用的材料为氧化铝或其它非导电的陶瓷材料制成。根据电加热管的大小不同，可以在陶瓷保护管1的轴向360°的方向预设有若干膨胀缝隙9，膨胀缝隙9内填塞保温棉，保温棉可以耐1200°C -1700°C。图2中的电加热管设置有3条膨胀缝隙9，膨胀缝隙9将6个发热元件4均勻间隔。膨胀缝隙9的作用是防止高温时，由于内外材料的膨胀系数不同而涨裂陶瓷保护管1。膨胀缝隙9内要塞满耐高温的保温棉，一来可以保证膨胀缝隙形状，二来可以阻止空气进入陶瓷保护管1内以避免高温时与管内材料发生氧化反应。膨胀缝隙9的预留可以用空心的金属或非金属模具预埋而形成。用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管还包括温控热电耦5，温控热电偶5设置在陶瓷保护管1内。为了防止发热元件4温度过高，放置了温控热电耦5来控制发热元件4的温度。电极引出棒8是发热元件4的接线端，为了安全起见，把电极引出棒8放在接线盒7里。固定法兰6的作用是一来可以固定接线盒7和电加热管，二来可以把电加热管固定在加热炉的炉墙或炉顶上。与现有技术相比，本发明提供的用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管，通过把发热元件与陶瓷保护管浇注成一体的方式，高效地把发热元件产生的热量通过热传导方式传导给铝/锌金属熔体，经过在空气中的检测试验，电加热管内部与电加热管外部的温度差仅为100°c -150°c ；由于电加热管内外温差较低，热量利用率高，从而可以降低了陶瓷保护管的温度，同时通过陶瓷浇注料的方式，也杜绝了保护管被高温氧化情况的出现；由于发热元件是浇注在陶瓷保护管里，即使陶瓷保护管的个别地方穿孔，电加热管也可以正常工作，因此可以有效延长发热管的使用寿命；另外由于电加热管的各部件材料成本较低，可以降低生产成本。另外，本发明提供的用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管适应范围广，可以用在铝熔体及锌熔体的保温及锭块的熔化，也可以在任何体积规格的熔池工作，很好实现熔化保温的目的。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管，其特征在于，包括陶瓷保护管、若干发热元件和电极引出棒，所述电极引出棒与所述发热元件连接，所述发热元件设置在所述陶瓷保护管内，所述陶瓷保护管内填充陶瓷浇注料。
2.根据权利要求1所述的用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管，其特征在于，所述发热元件的数量为2-20个。
3.根据权利要求1所述的用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管，其特征在于，还包括固定支架，所述固定支架为管式固定支架，所述发热元件插入所述固定支架内，所述固定支架内填充陶瓷浇注料。
4.根据权利要求1所述的用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管，其特征在于，还包括固定支架，所述固定支架为柱式固定支架，所述发热元件套接在所述固定支架上。
5.根据权利要求1所述的用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管，其特征在于，所述陶瓷保护管内预设有若干膨胀缝隙。
6.根据权利要求5所述的用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管，其特征在于，所述膨胀缝隙将所述发热元件均勻间隔。
7.根据权利要求5所述的用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管，其特征在于，所述膨胀缝隙内填塞保温棉。
8.根据权利要求1所述的用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管，其特征在于，还包括温控热电耦，所述温控热电偶设置在所述陶瓷保护管内。
专利摘要本实用新型公开一种用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管，包括陶瓷保护管、若干发热元件和电极引出棒，所述电极引出棒与所述发热元件连接，所述发热元件设置在所述陶瓷保护管内，所述陶瓷保护管内填充陶瓷浇注料。与现有技术相比，本实用新型提供的用于铝/锌金属熔化保温的浸入式电加热管，可以降低成本，且通过把发热元件与陶瓷保护管浇注成一体的方式，高效地把发热元件产生的热量通过热传导方式传导给铝/锌金属熔体。
文档编号H05B3/78GK202310153SQ201120351240
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者朱建忠 申请人:朱建伟, 朱建忠