专利名称：多层覆盖式有芯感应工频炉的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型涉及一种能对铜及其合金进行熔炼的有芯感应工频炉。
二背景技术：
应用有芯感应工频炉对铜及其合金进行熔炼是目前常用的熔炼方法，已得到广泛应用。现有的有芯感应工频炉主要由炉壳、炉衬、熔沟、铁芯、感应线圈等部件构成，其中熔沟是用与所熔炼的铜及其合金相同的金属液浇注而成的金属环(固体)，新的熔沟(第一次使用)称为熔沟样板。其工作原理为工频炉通电后电流进入感应线圈，由于电磁感应使熔沟内部产生了很大的电流，而使熔沟发热熔化。同时产生电磁压力使熔化了的熔沟金属液激烈翻动，从而使熔沟内的热能迅速传递给整个炉子，最终使炉内的铜及其合金熔化。
但上述工频炉的熔炼存在的问题有其一，易发生熔沟断沟现象。这是由于熔炼时空气很容易被熔沟金属液吸入而使熔沟内含有空气，待重新起炉加热时便会出现熔沟断沟现象。其二，易发生熔沟堵塞现象。这是由于熔沟样板的材料纯度不够所致。纯度不够也就是杂质较多，熔沟样板在发热熔化时，这些杂质会集中在一起而出现堵塞现象。其三，易发生金属材料“氢脆”现象。随着炉内的金属液不断地被吸取，空气也很容易被金属液吸入，使制得的金属材料中含有一定量的氧(≤0.003％)。该金属材料在高温下很容易与氧反应生成氧化亚(Cu2O)，该氧化亚铜(Cu2O)在还原性气氛与高温条件下和空气中的氢还会发生下列化学反应Cu2O+H2＝2Cu+H2O，其反应产物水(H2O)在高温条件下会汽化而造成金属材料破损，即发生所谓的“氢脆”现象。
这些断沟、堵塞现象，都会使熔化中的熔沟(或熔沟样板)出现断层而不能接通电流，使其不能发热熔化，导致整个感应炉报废，须进行拆炉取出原熔沟(炉子冷却一般需2至3日)和重新筑炉使用新的熔沟，造成时间上的损失和资金上的浪费，增加了熔炼成本。“氢脆”现象会导致金属材料存在裂纹、气孔甚至断裂等缺陷，从而缩短了金属材料的使用寿命。
三、实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述的不足，而提供一种能使熔沟始终发热熔化传递热能、制得的金属材料含氧量极低的多层覆盖式有芯感应工频炉。
本实用新型的目的通过如下技术方案来实现一种多层覆盖式有芯感应工频炉，包括炉壳、炉衬、熔沟、铁芯、感应线圈，在所述的熔沟本体的两边插有金属棒，且金属棒插入的深度为熔沟中间孔的最低点所在的平面以下，金属棒的熔点、密度均高于熔沟的熔点、密度；在所熔炼的金属液上设有石墨磷片和木炭覆盖层。
采用本实用新型结构后，当熔沟在熔化的过程中出现断沟或堵塞现象时，由于其两边插有金属棒，该金属棒仍然能使断沟或堵塞的熔沟接通电流而进行发热熔化传递热能。同时，由于在金属液上覆盖了石墨磷片和木炭覆盖层，很好地隔离了金属液和空气的接触，而且石墨磷片还能与金属氧化物发生化学反应，使制得的金属材料中的含氧量非常少(仅为0.0008％左右)。因此，本实用新型与现有技术相比，该有芯感应炉工作时熔沟始终能发热熔化正常工作，金属棒能反复多次使用，具有结构简单、成本低的优点，且消除了金属材料的“氢脆”现象，使制得的金属材料综合性能特别是强度得到显著提升，大大改善了金属材料的加工性能，延长了金属材料的使用寿命。
四以下结合附图与实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。
图1为本实用新型多层覆盖式有芯感应工频炉及其使用的结构示意图。
五具体实施方式
参照
图1可知，本实用新型多层覆盖式有芯感应工频炉，包括炉壳1、炉衬2、熔沟3、铁芯4、感应线圈5、水冷套6，在所述的熔沟3本体的两边插有金属棒7，且金属棒7插入的深度为熔沟中间孔的最低点所在的平面以下，金属棒7的熔点(不会被同时熔化)、密度(熔炼时不会上浮)均高于熔沟3的熔点、密度(一般情况下，金属棒的电阻率要高于熔沟的电阻率，但其导电性能要好)；在所熔炼的金属液8上设有石墨磷片9、木炭覆盖层10。
其中，金属棒安装设置时，一般要对插入的金属棒的一端先进行一定的弯曲(其弯曲度根据熔沟大小来决定)，以方便金属棒插入的深度为熔沟本体中间孔的最低点所在的平面以下。可以在金属液(即铜液)上先覆盖石墨磷片、再设木炭覆盖层；也可以在金属液上先设木炭覆盖层、然后再设石墨磷片。炉衬可采用石英砂材料，设在炉壳内及水冷套的外围；图中的熔沟已处于熔化状态，与铜液熔为一体，为了能表达清楚熔沟的外形，就画出了熔沟固态时的轮廓。
熔沟熔化时，首先熔化底部，然后慢慢往上熔化，熔化过程中，存在于其中的空气或杂质会逐渐积聚在一起，使得已熔化了的金属液和未熔化的熔沟之间出现断层，从而熔沟发生断沟或堵塞现象。而插入的金属棒恰好对熔沟的断层起到了连接作用，使熔沟仍然能继续发热熔化传递热能。在熔炼过程中金属棒可时拔时插。
虽然金属液上设了木炭覆盖层和石墨磷片双层物料，很好地隔离了金属液和空气的接触，但空气中的微量氧还是有可能渗透到金属液中，与金属反应生成氧化亚铜Cu2O。此时，石墨磷片能与氧化亚铜发生下列化学反应5Cu2O+2P＝10Cu+P2O5↑，其反应产物P2O5为气体可挥发逸出。因此，制得的金属材料中的含氧量非常少，此可称为“多层覆盖脱氧法”。
权利要求1.一种多层覆盖式有芯感应工频炉，包括炉壳(1)、炉衬(2)、熔沟(3)、铁芯(4)、感应线圈(5)，其特征在于在所述的熔沟(3)本体的两边插有金属棒(7)，且金属棒(7)插入的深度为熔沟中间孔的最低点所在的平面以下，金属棒(7)的熔点、密度均高于熔沟(3)的熔点、密度；在所熔炼的金属液(8)上设有石墨磷片(9)、木炭覆盖层(10)。
专利摘要本实用新型公开了一种对铜及其合金进行熔炼的多层覆盖式有芯感应工频炉，包括炉壳(1)、炉衬(2)、熔沟(3)、铁芯(4)、感应线圈(5)，在熔沟(3)本体的两边插有金属棒(7)，且金属棒(7)插入的深度为熔沟中间孔的最低点所在的平面以下，金属棒(7)的熔点、密度均高于熔沟(3)的熔点、密度；在所熔炼的金属液(8)上设有石墨磷片(9)、木炭覆盖层(10)。本实用新型解决了熔沟断沟、堵塞现象和金属材料“氢脆”现象，其熔沟始终能发热熔化正常工作，具有结构简单、成本低的优点，使制得的金属材料含氧量非常少，金属材料的综合性能特别是强度得到显著提升，大大改善其加工性能，延长其使用寿命。
文档编号F27B14/00GK2935054SQ200620105438
公开日2007年8月15日 申请日期2006年7月7日 优先权日2006年7月7日
发明者陈行满, 杨建国 申请人:陈行满