景泰蓝感应烧结炉的制作方法

专利名称：景泰蓝感应烧结炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工业电炉，尤其是一种景泰兰感应烧结炉，其属于感应加热炉技术领域。
数百年来，在景泰兰烧结工艺中，一直沿用地坑煤炉。这种炉炉温不易控制，炉温不均匀且炉膛内有灰尘。这种直接火焰烘烤景泰兰工件，由于炉温上下相差较大，使工件烧结牢度不一。由于烧结时有灰尘，使得工件表面有污点，造成兰料表面有砂眼，尤其对白底色产品影响更大，造成景泰兰光洁度等质量很差。在用这种炉烧结景泰兰工艺中，在烟熏火燎下目测炉温，稍大的工件要上下分两次烧结，这样就要在高温下换放置工件，以求得工件上下烧结尽量一致。这样势必造成工人的劳动强度大且易烫伤人员不安全。近几年来，还有一种燃气炉，虽然烧结情况略有改善，但因火焰直接喷射，仍然解决不了工件受热温度不均和粉尘污染的致命弱点。再有在陶瓷工业电炉中，广泛用于陶瓷彩绘烧成的电炉，一般为加热电阻炉，该炉也解决不了温度不均难点。至今未见应用感应电炉烧结景泰兰的报导。
本发明的目的是为解决上述诸炉的缺点，设计一种景泰兰感应烧结炉。使用这种炉子，可使景泰兰在烧结工艺中，炉内工作温度分布均匀且稳定在900℃±50℃。烧结过程中无粉尘产生。缩短景泰兰烧结的时间，改善工人操作条件，使烧结出的产品景泰兰釉面洁净，富有光泽。
本发明的解决方案如下研制了一种景泰兰感应烧结炉。其吸收了原工业无芯感应熔炼炉的结构形式包括有由感应圈，轭铁，坩埚，炉盖和保温材料层组成的炉本体;提升炉盖用的机械油压装置;以及电气配套设备等装置。若按一般的无芯感应炉的加热特点随着加热工件的几何形状、尺寸不同而使电磁能传递给工件的热量不均匀，表现为炉内温度分布不均。由于景泰兰工件形状复杂，体积相差较大，若靠电磁感应加热，势必使工件的各部位温度差别很大，因此单一利用景泰兰胚芯铜胎而感应加热烧结焊丝和彩釉，是不能达到烧结工艺要求的。为适应景泰兰加工工艺要求，本发明设置了热容量足够大的不锈钢制坩埚。该坩埚壁厚应至少大于4mm。由于不锈钢不导磁，电阻率高且稳定，因此用这样的金属坩埚把大量的电磁能转化为热能，利用不锈钢坩埚所含热量，便可均匀地辐射加热工件;再加上景泰兰胚芯铜胎自身所感应加热;使烧结工件的工艺过程升温迅速且均匀，从而满足了工艺要求。工件在坩埚内烧结是由坩埚内的工件吊笼的底-载物盘所支托着的，以保证工件在坩埚的中央位置。装载工件的工件吊笼固定在炉盖内壁上，可随炉盖的开启，而在坩埚内上下活动。支托工件的吊笼载物盘由于其形状与坩埚口内壁所围成的截面相匹配，在其随吊笼上升时，可在坩埚口内壁将坩埚口封闭住，起封闭坩埚空腔作用，达到在更换工件的操作间隙，保持坩埚空腔内的高温，减少热损失。
由于装卸工件的缘故，该炉的烧结工作过程中自然散热规律为坩埚口散热程度最大;再由于无芯感应炉的漏磁率较重，造成感应磁场不均匀;而使坩埚内各部温度分布为自坩埚口起，上部温度最低，中部温度最高，下部温度次之。为了满足景泰兰烧结工艺要求，使不锈钢制的坩埚感应受热均匀，且能达到温度900℃±50℃，本发明在感应圈的设计上，采取不均匀绕制法感应圈的线匝先在坩埚的上部(自坩埚口起向下)，占整个坩埚高的50～60%部分密绕(串联)线匝;再在坩埚的中部，占整个坩埚高的20～30%部分，疏绕(并联)线匝;后在坩埚的下部，占整个坩埚高的30～20%部分密绕(串联)线匝。
由于电磁感应电流的集肤效应，感应电流大部分集中在坩埚筒周壁上，因而作为烧结景泰兰的发热体-坩埚底部中央，其所蓄含的热量就较周边较低。为克服坩埚底中央的热含量较低，而在坩埚内底腔上，还设有一块尺寸不一的一系列不锈钢制的温度平衡盘。该盘在空埚升温时，可蓄存热量，当工件吊入后，该盘便可将蓄存的热量辐射给工件。在烧结不同工件时，可根据不同的工艺要求，确定均衡盘的厚度和直径，从而保证坩埚底中央部的温度。当该盘厚度变化范围在3～20mm，直径变化范围在φ300～800mm时，可使坩埚底部的温度在750～950℃之间调节。
本发明由于采用感应电炉形式，以辐射间接加热与感应直接加热相复合，以感应圈的有规律不均匀分布和不锈钢制坩埚、温度均衡盘的协同作用，实际使景泰兰感应烧结炉的炉内(坩埚内)温度分布均匀，炉内上下温差小于30℃。由于该炉无直接火焰产生，因而在工件烧结工艺过程中无灰尘产生，达到了烧结无灰尘污染的效果。在烧结工艺操作中，由于炉盖或载物盘封闭炉口，从而保持了炉内工作温度相对稳定，减少了操作失热，节约了能源，改善了人工劳动条件，提高了工作效率。该炉的坩埚和工件吊笼设计新颖，可烧结25英吋以下的各种景泰兰工件，其烧结时间最长不超过三分钟。所烧结的景泰兰质量优良，釉面洁净无污点，富有光泽。
本发明的附图
为景泰兰感应烧结炉的主要结构示意图附图有感应圈(1)，轭铁(2)，坩埚(3)，炉盖(4)，工件吊笼(5)，保温材料层(6)，温度平衡盘(7)，载物盘(8)，坩埚口(9)，磁力线(10)，景泰兰工件(11)，机械油压装置(12)。
本发明的实施例如下制成一台GWJ-25-50型景泰兰感应烧结炉。其主要技术参数为炉膛(坩埚)材质1Cr25Ni20Si2不锈钢，直径600mm，壁厚8mm;炉膛(坩埚)高度855mm，供电容量72KVA;电压380V;频率50HZ;额定功率50KW;工作温度500℃;工作区温度＜50℃;冷炉升温时间＜50min;正常烧结时间1.5～3min;炉盖提升下降时间各为8sec;冷却水压0.1Mpn;冷却水流量0.5T/Hr;进水温度5～35℃;出水温度＜50℃;冷却水质硬度＜10度(每升水含10毫克氧化钙);电气控制柜尺寸1650×1050×2000;炉本体总尺寸1350×1000×1327mm;保温材料硅酸铝毡;温度平衡盘材质1Cr18Ni9Ti不锈钢，直径500mm，厚度8mm。
该炉使用时，首先应进行冷炉升温此时，炉内不得装工件，将炉盖把坩埚口封住后通电感应加热。感应圈的磁力线φ通过不锈钢制坩埚和温度平衡盘，使坩埚和温度平衡盘加热升温，一般在45分钟时间内，空炉内温度可达900℃。此时，通过机械油压装置，迅速在8秒内将炉盖提起，由操作人员将工件放入工件吊笼的载物盘中央，该载物盘边缘与坩埚口内壁相配合，封闭住坩埚口，以减少炉盖开启操作的热散失。待工件随工件吊笼进入烧结工作区后，炉盖再次封闭坩埚口。这时可通过电气配套装置调大通电功率，来保证坩埚等发热体发热功率基本稳定，工件在工作区受坩埚等发热体的辐射加热外，还由线圈磁力线φ′直接感应加热。这样景泰兰工件的烧结工艺可迅速且高质量地完成。该炉在烧结25英吋以下的景泰兰工件时，所耗用电费仅相当于地坑煤炉费用的1/6，其节能效果显著。
权利要求
1.一种景泰兰感应烧结炉，其包括由感应圈(1)，轭铁(2)，坩埚(3)，炉盖(4)和保温材料层(6)组成炉本体；提升炉盖用的机械油压装置(12)；以及电气配套设备；其特征在于在不锈钢制的坩埚(3)内，设有一个与炉盖(4)内壁相固定连接的又可随炉盖(4)的升降而在坩埚(3)内上下移动的工件吊笼(5)，该工件吊笼的底为装载工件的载物盘(8)，在坩埚内底上还设有一块不锈钢制的温度平衡盘(7)。
2.按照权利要求1所述景泰兰感应烧结炉，其特征在于所述的载物盘(8)，其形状与坩埚口(9)的内壁相匹配。
3.按照权利要求1或2所述景泰兰感应烧结炉，其特征在于所述的感应圈(1)的线匝分布为从坩埚口(9)起向下，先在其上部，占整个坩埚高的50～60%部分，密绕(串联)线匝;再在其中部，占整个坩埚高的20～30%部分，疏绕(并联)线匝;后在其下部，占整个坩埚高的30～20%部分，密绕(串联)线匝;从而形成感应圈(1)线匝分布不均匀绕法。
4.按照权利要求1或2所述景泰兰感应烧结炉，其特征在于所述不锈钢制的坩埚(3)，其壁厚应至少大于4mm。
5.按照权利要求1或2所述景泰兰感应烧结炉，其特征在于所述的不锈钢制的温度平衡盘(7)，其直径变化范围在φ300～800mm，其厚度变化范围在3～20mm，其所稳定调节的炉温为750～950℃。
全文摘要
本发明是一种工业电炉，尤其是景泰蓝感应烧结炉。其属于感应加热炉领域。该炉是应用电磁感应加热原理制造景泰蓝工频感应烧结电炉。它根据景泰蓝烧结工艺的特殊要求。提出了以辐射加热为主、以直接电磁感应加热为辅的理论。该炉炉腔全用耐热不锈钢制成，设计了新型感应圈、温度平衡盘。该景泰蓝烧结炉，操作简单、无灰尘污染、气孔砂眼少，产品表面洁净光亮，能大大提高产品质量。能源消耗费节约80％，还能提高生产效率和改善劳动条件。是最理想的景泰蓝烧结工艺专用设备。
文档编号F27B5/00GK1046597SQ89106849
公开日1990年10月31日 申请日期1989年11月3日 优先权日1989年11月3日
发明者丁建树, 商怀吉, 王用桢, 袁玉规 申请人:青岛崂山电炉厂