一种熔铜感应体的制作方法

本实用新型属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种熔铜感应体。

背景技术：

有芯感应电炉是利用电磁感应原理使被熔化金属自身产生热量来实现金属的熔化，已广泛应用于有色金属加工行业，尤其是对铜及铜合金的熔化和保温。感应体是有芯感应电炉最为核心的部件，它的功能是完成电能和热能之间的转换，不断地给被熔化金属提供热量来使金属熔化。

感应体熔沟在有芯感应电炉中相当于变压器的次级线圈，由于只有一层线圈所以呈现低电压大电流的态势，在大电流的热效应作用下可以使熔沟的金属熔化，熔沟中的液态金属又通过所受的电动力和对流传热，将热量传递给熔池中的金属液。在有芯感应电炉中，加热金属所需要的全部功率均由熔沟提供，因此，熔沟承受的热负荷最大。在普通的有芯感应电炉中，熔沟中金属液的温度要比熔池中金属液的温度高100℃～150℃，而过大的温差会加速耐火材料的损坏，从而影响感应体的寿命。

用于熔炼铜及铜合金的感应体装置的结构形式有多种，目前应用最广泛的是大截面熔沟感应体，但熔沟底部金属液流动性差，易形成死区使熔沟中的金属液过热而影响耐火材料的使用寿命；且高功率运行时易出现熔沟闪断和死区内金属液温度过高将耐火材料熔穿，进而造成供电系统频繁过流跳闸和漏炉事故，影响正常的生产活动。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种熔铜感应体，其设计合理，结构紧凑，能够有效解决熔沟底部金属液流动性差及高功率运行时易出现熔沟闪断和死区内金属液温度过高的问题，延长耐火材料的使用寿命，且实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种熔铜感应体，其特征在于：包括壳体、设置在壳体内的熔沟、贯穿熔沟且伸出壳体的第一铁芯和设置在壳体外且与第一铁芯接触的第二铁芯，所述第一铁芯包括两个贯穿熔沟的水平铁芯和连接在两个水平铁芯之间且位于两个水平铁芯一端的连接铁芯，所述水平铁芯上由内至外依次套设有感应线圈和水冷套，所述第二铁芯与两个水平铁芯的另一端连接，所述熔沟与壳体之间填充有耐火材料；

所述熔沟包括熔沟本体和两个对称设置在熔沟本体上的熔沟孔，所述熔沟本体的顶部中心的宽度大于熔沟本体的顶部端部的宽度，两个所述熔沟孔之间的熔沟本体的厚度自熔沟本体的顶部至熔沟本体的中部逐渐缩小；

所述熔沟本体的外侧面由依次连接的a平直段、b倾斜段、c弧面段、d弧面段、e弧面段和f倾斜段组成，所述b倾斜段和所述f倾斜段呈对称布设，所述c弧面段和所述e弧面段呈对称布设，所述c弧面段和所述e弧面段的弧度的取值范围为120°～130°，所述d弧面段的弧度的取值范围为57°～67°，所述d弧面段所在的圆心位于两个熔沟孔的外部；

所述熔沟孔的内环面由依次连接的g弧面段、h倾斜段、i弧面段、j平直段、k弧面段、m倾斜段组成，所述g弧面段的弧度的取值范围为85°～95°，所述i弧面段的弧度的取值范围为175°～185°，所述k弧面段的弧度的取值范围为85°～95°，所述c弧面段所在的圆心与所述i弧面段所在的圆心之间不重合且位于同一水平线上，所述c弧面段和所述d弧面段的连接处与所述i弧面段之间的间距最小。

上述的一种熔铜感应体，其特征在于：所述第一铁芯包括多块夹装在第一铁心夹板内的钢板和将多块所述钢板固定在第一铁心夹板内的绑扎带。

上述的一种熔铜感应体，其特征在于：所述第二铁芯包括多块夹装在第二铁芯夹板内的钢板和将多块所述钢板固定在第二铁芯夹板内的绑扎带。

上述的一种熔铜感应体，其特征在于：所述绑扎带为绝缘玻璃丝布绑扎带。

上述的一种熔铜感应体，其特征在于：所述壳体上设置有对壳体进行水冷的水道。

上述的一种熔铜感应体，其特征在于：所述水冷套为水冷铜管，所述水冷铜管的一端为进水端，所述水冷铜管的另一端为出水端，所述进水端和出水端均伸出壳体且位于壳体同一侧。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型所采用的熔沟的c弧面段所在的圆心与所述i弧面段所在的圆心之间不重合且位于同一水平线上，所述c弧面段和所述d弧面段的连接处与所述i弧面段之间的间距最小，即该熔沟为不等截面偏心熔沟，采用不等截面偏心熔沟有利于熔沟内金属液流速的增加，改善熔沟底部金属液的流动性，使熔沟内金属液的温度不存在过高现象，且高功率运行时不易出现熔沟闪断和死区内金属液温度过高而将耐火材料熔穿，从而延长耐火材料的使用寿命和感应体的使用寿命。

2、本实用新型熔沟本体的顶部中心的宽度大于熔沟本体的顶部端部的宽度，两个所述熔沟孔之间的熔沟本体的厚度自熔沟本体的顶部至熔沟本体的中部逐渐缩小，这样能够保证熔沟内的金属液可以进行单向流动，使得熔沟内的金属液和炉膛内的铜液之间可以获得较好的循环，降低了熔沟内的金属液与炉膛内的铜液之间的温度差，进而减少耐火材料所承受的热应力，延长耐火材料的使用寿命，提高炉膛内铜液温度的均匀性和加热效率。

综上所述，本实用新型设计合理，结构紧凑，能够有效解决熔沟底部金属液流动性差及高功率运行时易出现熔沟闪断和死区内金属液温度过高的问题，延长耐火材料的使用寿命，且实用性强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型第一铁芯的结构示意图。

图3为本实用新型第二铁芯的结构示意图。

图4为本实用新型熔沟的主视图。

图5为图4的俯视图。

图6为图5沿a-a的剖视图。

附图标记说明:

1—熔沟；1-1—熔沟本体；1-2—熔沟孔；

2—壳体；3—第一铁芯；3-1—水平铁芯；

3-2—连接铁芯；3-3—第一铁心夹板；4—感应线圈；

5—水冷套；5-1—进水端；5-2—出水端；

6—耐火材料；7—水道；8—第二铁芯；

8-1—第二铁芯夹板；9—绑扎带。

具体实施方式

如图1、图2、图4、图5和图6所示，本实用新型包括壳体2、设置在壳体2内的熔沟1、贯穿熔沟1且伸出壳体2的第一铁芯3和设置在壳体2外且与第一铁芯3接触的第二铁芯8，所述第一铁芯3包括两个贯穿熔沟1的水平铁芯3-1和连接在两个水平铁芯3-1之间且位于两个水平铁芯3-1一端的连接铁芯3-2，所述水平铁芯3-1上由内至外依次套设有感应线圈4和水冷套5，所述第二铁芯8与两个水平铁芯3-1的另一端连接，所述熔沟1与壳体2之间填充有耐火材料6；

所述熔沟1包括熔沟本体1-1和两个对称设置在熔沟本体1-1上的熔沟孔1-2，所述熔沟本体1-1的顶部中心的宽度大于熔沟本体1-1的顶部端部的宽度，两个所述熔沟孔1-2之间的熔沟本体1-1的厚度自熔沟本体1-1的顶部至熔沟本体1-1的中部逐渐缩小；

所述熔沟本体1-1的外侧面由依次连接的a平直段、b倾斜段、c弧面段、d弧面段、e弧面段和f倾斜段组成，所述b倾斜段和所述f倾斜段呈对称布设，所述c弧面段和所述e弧面段呈对称布设，所述c弧面段和所述e弧面段的弧度的取值范围为120°～130°，所述d弧面段的弧度的取值范围为57°～67°，所述d弧面段所在的圆心位于两个熔沟孔1-2的外部；

所述熔沟孔1-2的内环面由依次连接的g弧面段、h倾斜段、i弧面段、j平直段、k弧面段、m倾斜段组成，所述g弧面段的弧度的取值范围为85°～95°，所述i弧面段的弧度的取值范围为175°～185°，所述k弧面段的弧度的取值范围为85°～95°，所述c弧面段所在的圆心与所述i弧面段所在的圆心之间不重合且位于同一水平线上，所述c弧面段和所述d弧面段的连接处与所述i弧面段之间的间距最小。

本实施例中，所述c弧面段所在的圆心与所述i弧面段所在的圆心之间不重合且位于同一水平线上，所述c弧面段和所述d弧面段的连接处与i弧面段之间的间距最小，即该熔沟1为不等截面偏心熔沟，采用不等截面偏心熔沟有利于熔沟1内金属液流速的增加，改善熔沟1底部金属液的流动性，使熔沟1内金属液的温度不存在过高现象，且高功率运行时不易出现熔沟1闪断和死区内金属液温度过高将耐火材料6熔穿，从而延长耐火材料6的使用寿命和感应体的使用寿命。

本实施例中，所述熔沟本体1-1的顶部中心的宽度大于熔沟本体1-1的顶部端部的宽度，两个所述熔沟孔1-2之间的熔沟本体1-1的厚度自熔沟本体1-1的顶部至熔沟本体1-1的中部逐渐缩小，这样能够保证熔沟1内的金属液可以进行单向流动，使得熔沟1内的金属液和炉膛内的铜液之间可以获得较好的循环，降低了熔沟1内的金属液与炉膛内的铜液之间的温度差，进而减少耐火材料6所承受的热应力，延长耐火材料6的使用寿命，提高炉膛内铜液温度的均匀性和加热效率。

本实施例中，所述熔沟本体1-1内对称设置有两个熔沟孔1-2，且两个熔沟孔1-2中间连成一体，所述感应体为单相供电，接线时，两个熔沟孔1-2相互并联，这样可以使得感应体的功率做的更大。优选地，所述熔沟1为紫铜熔沟。

本实施例中，实际使用过程中，所述熔沟1内的电磁力方向与电流和磁场的方向垂直，即横切着熔沟1的轴线，因而通常不产生任何与轴线平行的分速度，这样会在熔沟1的横断面上产生涡流，使得熔沟1内的金属液发生搅动，甚至在熔沟1的开口处同时产生向内和向外的运动，这种无规则的运动会使得熔沟1内金属液的导热效率比处于固体状态下的熔沟1内的金属大好几倍，熔沟1底部处的温度最高，且此温度会随着功率的增加而增大。为了提高炉膛内铜液温度的均匀性和加热效率，金属液在熔沟1内沿轴线方向必须完全实现单向流动，而只有在熔沟1的入口处、出口处、拐角处或连接处，电流才会被分开，产生有助于单向流动的压力差。然而熔沟1的入口和出口之间会形成一个对称的简单回路，所有纵向分力均会被相互抵消，因此不能产生单向流动。所以，单向流动只能靠熔沟1入口部位和出口部位采用不同的横断面来实现。因此，采用变截面熔沟，熔沟1的内环面和外侧面之间的磁场强度有利于形成连贯的纵向分速度，从而实现金属液的单向流动，提高炉膛内铜液温度的均匀性和加热效率。

本实施例中，所述感应线圈4由材质为t2的优质冷挤制铜管绕制而成，所述铜管密度好，管壁厚度均匀，不易发生因电弧和膨胀引起的破坏，能够延长感应线圈4的使用寿命。所述感应线圈4在设计时考虑了铜管固有长度的影响，将铜管的焊接处和引电、引水部位结合，使每组线圈内部不存在焊缝。铜管经退火后在工装上绕制，制造成型的线圈表面进行酸洗和防氧化处理，再进行打水压实验，确保无泄漏以后，线圈表面用0.14×20粉云母带进行叠包，然后使用h级绝缘漆浸漆烘干，再均匀涂刷绝缘防潮漆，绝缘层的耐压大于3000v。该工艺可有效解决因线圈匝间以及工作线圈和短路环之间堆积灰尘、导电物而引起的放电，同样可以避免因绝缘材料受潮而引起的匝间爬电、打火，从而提高感应体的使用寿命。

本实施例中，通过在感应线圈4的外圈设置水冷套5，能够使耐火材料6在轴向方向上受热均匀，从而延长耐火材料6的使用寿命。

本实施例中，所述耐火材料6为不定形耐火材料，不定形耐火材料为由合理级配的粒状和粉状料与结合剂共同组成的不经成型和烧成而直接供使用的耐火材料，具有生产过程简便、生产周期短、热能消耗较低、使用时整体性好、适应性强等优点。

如图2所示，本实施例中，所述第一铁芯3包括多块夹装在第一铁心夹板3-3内的钢板和将多块所述钢板固定在第一铁心夹板3-3内的绑扎带9。

如图3所示，本实施例中，所述第二铁芯8包括多块夹装在第二铁芯夹板8-1内的钢板和将多块所述钢板固定在第二铁芯夹板8-1内的绑扎带9。

本实施例中，所述第一铁芯3和第二铁芯8均为叠铁芯，采用叠铁芯能够减小涡流损耗，进而减少第一铁芯3和第二铁芯8的发热量，起到保护第一铁芯3和第二铁芯8的作用。优选地，所述钢板的材质为q235a。

本实施例中，所述绑扎带9为绝缘玻璃丝布绑扎带。

本实施例中，所述绝缘玻璃丝布绑扎带属于工业用玻璃纤维制品，具有耐热性高、柔软、抗拉强度高、绝缘性能好等优点，因此，适应于制作第一铁芯3和第二铁芯8。

如图1所示，本实施例中，所述壳体2上设置有对壳体2进行水冷的水道7。

本实施例中，所述壳体2由钢板焊接而成，所述壳体2的外侧焊接有水道7，所述壳体2和水道7焊接完成后进行退火处理消除内应力，然后再加工法兰面。

本实施例中，通过在壳体2上焊接水道7，能够通过在水道7中通入冷却水对壳体2进行冷却，进而对壳体2内的耐火材料6进行冷却，延长耐火材料6的使用寿命和感应体的使用寿命。

如图1所示，本实施例中，所述水冷套5为水冷铜管，所述水冷铜管的一端为进水端5-1，所述水冷铜管的另一端为出水端5-2，所述进水端5-1和出水端5-2均伸出壳体2且位于壳体2同一侧。

本实施例中，所述水冷铜管是在t2紫铜板上加工出相应水道形状的沟槽，再镶入紫铜管，并滚圆成圆形水冷铜管，所述水冷铜管采用整根铜管进行冷却，不存在焊缝漏水的可能性，同时，具有机械强度高、冷却效果好等优点。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。