一种感应熔炼炉金属容纳室的结构的制作方法

本发明涉及金属铸造技术领域，具体是涉及一种感应熔炼炉金属容纳室的结构。

背景技术：

传统的感应熔炼炉熔炼金属基复合材料，如纤维类复合材料的过程，虽然洛伦兹力可以使得熔融金属在容纳室内旋转甚至悬浮式旋转，但由于其容纳室内腔体壁面光滑，且并没有设置扰流装置；因而，在洛伦兹力的作用下，熔融金属在容纳室内的旋转大都呈层流式旋转，熔融金属内的一些组分，如状纤维、颗粒团块等处于与熔融金属相对静止的状态，无法达到均化目的。

另外，传统的中频、高频感应熔炼炉的容纳室，大多采用石墨坩埚作为熔炼容器。由于石墨优良的导电性，其涡流大部分作用在石墨坩埚上并使其升温发热，然后热传导及辐射传热给容纳室内的金属材料；更重要的是由于洛伦兹力的弱化，使得容纳室内的熔融金属熔体不能产生较大幅度的湍流流动状态，难于强化熔融金属组分的均化。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种感应熔炼炉金属容纳室的结构。

所述感应熔炼炉金属容纳室的结构，包括：

炉主体，其具有容纳金属的容纳室；

感应线圈，其用于在所述容纳室被提供金属时，在所述容纳室内的金属中产生交变的电流；

扰流件，其外侧周壁包含第一螺旋状突起，用于在所述容纳室被提供的金属处于熔融状态时，引导在所述容纳室内的金属向上或向下翻转。

可选地，所述容纳室的内侧周壁包含第二螺旋状突起，其用于在所述容纳室被提供的金属处于熔融状态时，在洛伦兹力的作用下引导在所述容纳室内的金属翻转；所述第二螺旋突起与第一螺旋突起的旋转方向相反。

可选地，所述容纳室的内侧周壁包含突起，其用于在所述容纳室被提供的金属处于熔融状态时，分散流经其周围的金属中纤维和/或颗粒团块。

可选地，所述突起于水平方向交错分布。

可选地，所述炉主体包括炉底及炉壁，所述炉壁由若干炉壁单元层叠而成；所述炉底和炉壁包围的空间形成所述容纳室。

可选地，所述炉主体包括与容纳室连通用于排出容纳室内熔融状态的金属的排液通道；所述感应熔炼炉金属容纳室的结构还包括塞杆，其用于调节熔融状态的金属于排液通道内的流动。

可选地，所述排液通道设于炉底。

可选地，所述扰流件包括流体通道，所述排液通道经流体通道与容纳室连通；所述扰流件还包括安装孔，所述塞杆插接于所述安装孔，并能够沿安装孔的轴线方向移动以调节熔融状态的金属于排液通道内的流动，同时塞杆给予熔融状态的金属进入模具腔体内时施加静压力。

可选地，所述扰流件的下端连接于容纳室的底部。

可选地，所述感应熔炼炉金属容纳室的结构还包括用于封闭容纳室的上端开口的炉盖。

可选地，所述容纳室底部设置定位孔，所述扰流件贯穿炉盖上的通孔后插接于容纳室的定位孔。

可选地，所述扰流件与炉盖固定连接。

可选地，所述感应熔炼炉金属容纳室的结构还包括用于连通容纳室及外部高压气源的气体通道。

可选地，所述气体通道设置于塞杆内，并能够与流体通道连通。

可选地，所述感应熔炼炉金属容纳室的结构还包括用于向容纳室输送非反应性气体的装置。

可选地，所述感应熔炼炉金属容纳室的结构还包括用于向容纳室输送反应性气体的装置。

可选地，所述炉主体为绝缘体炉主体；所述扰流件为绝缘体扰流件。

可选地，所述塞杆为绝缘体塞杆。

本发明具备以下有益效果：

在本实施例中，在所述容纳室被提供金属时，感应线圈在所述容纳室内的金属中产生交变的电流，使其加热成熔融状态；随后在洛伦兹力的作用下，熔融金属进行旋转，经扰流件引导在所述容纳室内的金属向上或向下翻转式湍流状态，能够改变熔融金属内的一些组分的混匀状态，以改善状纤维、颗粒团块的分散效果，使熔融金属组分更均匀。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本申请感应熔炼炉金属容纳室的结构其一实施例的结构示意图；

图2为图1中感应熔炼炉金属容纳室的结构另一状态的结构示意图；

图3为图1中感应熔炼炉金属容纳室的结构的炉壁、扰流件及塞杆的横截面示意图；

图4为本申请感应熔炼炉金属容纳室的结构另一实施例的结构示意图；

图5为图4中感应熔炼炉金属容纳室的结构另一状态的结构示意图。

附图标记说明：1、炉主体；2、感应线圈；3、扰流件；4、第一螺旋状突起；5、突起；6、炉底；7、炉壁；8、排液通道；9、塞杆；10、流体通道；11、炉盖；12、扰流作用部；13、法兰连接部；14、第二螺旋状突起；15、气体通道。

具体实施方式

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、内、外、顶、底等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。另外，术语“包括”、“包含”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

首先参见图1及图2，其示出了根据本发明感应熔炼炉金属容纳室的结构的一种示例性实施例。所述感应熔炼炉金属容纳室的结构的结构包括炉主体1、感应线圈2、以及扰流件3。

所述炉主体1总体呈桶状，其中部内凹形成用于容纳金属，如铝合金，镁合金等的容纳室。应当理解，所述炉主体1还可以设计成其它合适的形状。

所述感应线圈2围绕于炉主体1的炉壁7外周，在所述容纳室被提供金属时，感应线圈2接通外部电源，并在所述容纳室内的金属中产生交变的电流，使得金属加热熔化。而熔融金属(即容纳室内处于熔融状态的金属)在感应线圈2所产生的磁场中，在洛伦兹力的作用下进行湍流式旋转，对熔融金属内的一些组分，如状纤维、颗粒团块进行分散，以均化熔融金属的组分。

所述外部电源对感应线圈2输入的电流可调，如接通与断开电源，改变电流的方向，改变电流的频率，改变电流的大小等等。例如通过控制器调节外部电源对感应线圈2输入的电流。电流的改变会导致熔融金属所受到的洛伦兹力相应改变，洛伦兹力的骤然消失、变向、大小变化等会影响熔融金属于容纳室内的流动方向与强度，能够打散熔融金属中纤维及颗粒团块，使熔融金属的组分趋于均匀。

所述扰流件3布置于容纳室的中部，其外侧周壁包含第一螺旋状突起4，熔融金属在洛伦兹力的作用下进行旋转，并受所述第一螺旋状突起4的引导向上或向下翻转，使得熔融金属形成环状纵向湍流，能够打散熔融金属中纤维及颗粒团块，使熔融金属的组分趋于均匀。应当理解，所述第一螺旋状突起4可以为连续的螺旋状突起，也可以由若干分离的突起共用形成。

本实施例中，所述容纳室的内侧周壁包含突起5，熔融金属在洛伦兹力的作用下进行旋转，流经内侧周壁的突起5的熔融金属与突起发生碰撞，并形成湍流，促使进一步打散熔融金属中纤维及颗粒团块，使熔融金属的组分趋于均匀。所述内侧周壁的突起5可以为规则性分布，也可以为无规则性分布。在本实施例中，所述内侧周壁的突起为规则性分布。

具体的，所述炉主体1包括炉底6及炉壁7，所述炉壁7由若干炉壁7单元层叠而成。所述炉底6和炉壁7包围的空间形成所述容纳室。所述内侧周壁的突起5布置于炉壁7单元的内壁，相邻炉壁7单元之间的突起5交错分布，如图3所示。

现回到图1和图2，所述炉主体1还包括与容纳室连通的排液通道8，其设置于炉底6，用于排出容纳室内熔融金属。所述感应熔炼炉金属容纳室的结构还包括塞杆9，其用于调节熔融金属于排液通道8内的流动，如图1所示阻隔熔融金属从排液通道8流出，以及如图2所示让熔融金属从排液通道8流出，当然，还可以调节熔融金属从排液通道8流出的流速。本实施例中，所述塞杆9的下端可于排液通道8内上下移动，因而，所述塞杆9还可以对排液通道8内的熔融金属施加作用力。

具体的，所述扰流件3还包括流体通道10、安装孔。所述排液通道8经流体通道10与容纳室连通。所述安装孔与排液通道8位于同一竖直轴线上，所述塞杆9插接于所述安装孔，并能够沿安装孔的轴线方向上下移动以调节熔融金属于排液通道8内的流动，同时塞杆9给予熔融状态的金属进入模具腔体内时施加静压力。

本实施例中，所述炉主体1、扰流件3、塞杆9均采用绝缘材料，或处于被提供的金属的熔点以下温度时导电率很低的材料制备而成，如锆陶瓷材料、钛酸铝陶瓷材料、刚玉陶瓷材料等等。所述感应线圈2通入电流所产生的涡流能够全部作用于容纳室中被提供的金属上，因而加热效率高，同时能够强化洛伦兹力对熔融金属的搅拌作用，继而提高熔融金属组分的均匀性。

本实施例感应熔炼炉金属容纳室的结构，能够高效地加热熔化金属，并且促使熔融金属的组分趋于均匀。

首先参见图4及图5，其示出了根据本发明感应熔炼炉金属容纳室的结构的一种示例性实施例。所述感应熔炼炉金属容纳室的结构的结构包括炉主体1、感应线圈2、以及扰流件3。

所述炉主体1总体呈桶状，其包括炉底6及炉壁7，所述炉底6和炉壁7包围的空间形成用于容纳金属，如铝合金，镁合金等的容纳室。本实施例中，所述感应熔炼炉金属容纳室的结构还包括炉盖11，所述炉盖11能够封闭容纳室的上端开口，使容纳室成为一个封闭或相应封闭的空间。应当理解，所述炉主体1还可以设计成其它合适的形状。

所述感应线圈2围绕于炉主体1的炉壁7外周，在所述容纳室被提供金属时，感应线圈2接通外部电源，并在所述容纳室内的金属中产生交变的电流，使得金属加热熔化。而熔融金属(即容纳室内处于熔融状态的金属)在感应线圈2所产生的磁场中，在洛伦兹力的作用下进行湍流式旋转，对熔融金属内的一些组分，如状纤维、颗粒团块进行分散，以均化熔融金属的组分。

所述外部电源对感应线圈2输入的电流可调，如接通与断开电源，改变电流的方向，改变电流的频率，改变电流的大小等等。例如通过控制器调节外部电源对感应线圈2输入的电流。电流的改变会导致熔融金属所受到的洛伦兹力相应改变，洛伦兹力的骤然消失、变向、大小变化等会影响熔融金属于容纳室内的流动方向与强度，能够打散熔融金属中纤维及颗粒团块，使熔融金属的组分趋于均匀。

所述扰流件3布置于容纳室的中部，其外侧周壁包含第一螺旋状突起4，熔融金属在洛伦兹力的作用下进行旋转，并受所述第一螺旋状突起4的引导向上或向下翻转，使得熔融金属形成环状纵向湍流，能够打散熔融金属中纤维及颗粒团块，使熔融金属的组分趋于均匀。应当理解，所述第一螺旋状突起4可以为连续的螺旋状突起，也可以由若干分离的突起共用形成。

具体的，所述扰流件3包括扰流作用部12，所述第一螺旋状突起4布置于扰流作用部12的外侧周壁；所述扰流作用部12贯穿炉盖11上的通孔后插接于容纳室底部中央处的定位孔。所述扰流件3还包括法兰连接部13，所述扰流作用部12的上端与法兰连接部13相接，并通过法兰连接部13与炉盖11固定连接。

本实施例中，所述容纳室的内侧周壁包含第二螺旋状突起14，熔融金属在洛伦兹力的作用下进行旋转，并受所述第二螺旋状突起14的引导向上或向下翻转，使得熔融金属形成环状纵向湍流，能够打散熔融金属中纤维及颗粒团块，使熔融金属的组分趋于均匀。优选地，所述第二螺旋突起与第一螺旋突起的旋转方向相反，当所述第一螺旋状突起4引导熔融金属向上翻转时，所述第二螺旋状突起14引导熔融金属向下翻转；当所述第一螺旋状突起4引导熔融金属向下翻转时，所述第二螺旋状突起14引导熔融金属向上翻转。因而，由第一螺旋状突起4促进形成的环状纵向湍流与由第二螺旋状突起14促进形成的环状纵向湍流产生纵向交汇，同时在洛化兹力的作用下，交汇处的熔融金属能够形成复杂的湍流，该复杂的湍流进一步均化熔融金属中纤维及颗粒团块。同样的，所述第二螺旋状突起14可以为连续的螺旋状突起，也可以由若干分离的突起共用形成。

所述炉主体1还包括与容纳室连通的排液通道8，其设置于炉底6，用于排出容纳室内熔融金属。所述感应熔炼炉金属容纳室的结构还包括塞杆9，其用于调节熔融金属于排液通道8内的流动，如图4所示阻隔熔融金属从排液通道8流出，以及如图5所示让熔融金属从排液通道8流出，当然，还可以调节熔融金属从排液通道8流出的流速。本实施例中，所述塞杆9的下端可于排液通道8内上下移动，因而，所述塞杆9还可以对排液通道8内的熔融金属施加作用力。

具体的，所述扰流件3还包括流体通道10、安装孔。所述排液通道8经流体通道10与容纳室连通。所述安装孔与排液通道8位于同一竖直轴线上，所述塞杆9插接于所述安装孔，并能够沿安装孔的轴线方向上下移动以调节熔融金属于排液通道8内的流动，同时塞杆9给予熔融状态的金属进入模具腔体内时施加静压力。

本实施例中，所述感应熔炼炉金属容纳室的结构还包括用于连通容纳室及外部高压气源的气体通道15。具体的，所述气体通道15设置于塞杆9内，并能够与流体通道10连通，如图4所示。外部高压气源的输出端与塞杆9上端的气体通道15入口相接，并且气体通道15处于图4所示与流体通道10连通的状态时，可向容纳室内输入非反应性气体，如惰性气体，或者向容纳室内输入反应性气体，如氧气，或者向容纳室输入气体以及纳米金属粉末等。

优选地，所述流体通道10设置于靠近容纳室底壁位置。一方面，输入的气体能够促使熔融金属于容纳室底部形成湍流，进一步均化熔融金属中纤维及颗粒团块；另一方面，输入的气体所产生的气泡在上浮过程与悬浮的夹渣相遇，夹渣被吸附在气泡表面并带到熔融金属液面，能够有效去除夹渣；再一方面，输入的气体为惰性气体时，能够有效排除熔融金属液面上方的氧气及水分子等。

在备选实施方式中，所述感应熔炼炉金属容纳室的结构还包括用于向容纳室输送非反应性气体的装置，该装置的输出端与塞杆9上端的气体通道15入口相接。

在另一备选实施方式中，所述感应熔炼炉金属容纳室的结构还包括用于向容纳室输送反应性气体的装置，该装置的输出端与塞杆9上端的气体通道15入口相接。

本实施例中，所述炉主体1、扰流件3、塞杆9、炉盖11均采用绝缘材料，或处于被提供的金属的熔点以下温度时导电率很低的材料制备而成，如锆陶瓷材料、钛酸铝陶瓷材料、刚玉陶瓷材料等等。所述感应线圈2通入电流所产生的涡流能够全部作用于容纳室中被提供的金属上，因而加热效率高，同时能够强化洛伦兹力对熔融金属的搅拌作用，继而提高熔融金属组分的均匀性。

本实施例感应熔炼炉金属容纳室的结构，能够高效地加热熔化金属，并且促使熔融金属的组分趋于均匀。

以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。