[发明专利]具有衬里磨损探测系统的电感应熔炉

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张2011年5月23日申请的美国临时申请案第61/488,866号和2011年6月16日申请的美国临时申请案第61/497,787号的利益，其全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本申请涉及电感应熔炉，尤其涉及探测感应熔炉中的熔炉衬里磨损。

背景技术

图1绘示了与熔炉中使用的可替换的耐火衬里相关的典型的电感应熔炉的组件。可替换衬里12（图中显示为点画的）由具有高熔点的材料组成，该材料用于做熔炉内壁的衬里和形成内部熔炉容积14。金属或其它导电材料被放置在容积14内，并且被电感应加热和熔化。感应线圈16围绕熔炉外部高度的至少一部分，并且交流电流流过线圈产生磁通量，该磁通量与放置在容积14中的材料耦合以感应的加热和熔化该材料。熔炉基座18由合适的材料诸如耐火砖或铸造砖形成。可将线圈16嵌入到镘涂耐火（灌浆）材料（trowelable refractory material）20，该材料作为线圈的热绝缘和保护材料。典型的熔炉接地极检漏器系统包括探针导线22a，该探针导线通过衬里12底部凸出到容积14中，如所示的通过导线末端22a’凸出到熔体容积。将导线22a连接到电接地线22b，将电接地线连接到熔炉电接地端（GND）。导线22a或其它用于熔炉接地极检漏器系统中的设置在本文中可统称为接地极探针。

由于熔炉用于重复的在容积14中熔融材料，因此衬里12会逐渐消耗。达到熔炉的使用寿命之后，衬里12会在熔炉换衬过程中被重新填充。虽然这与安全的熔炉操作相违背，并且忽视了耐火材料厂家和安装人员的建议，但是熔炉操作者可能会独立决定延迟换称，直到熔炉容积14内的熔融的金属和线圈16之间的耐火衬里12蚀薄到熔炉线圈16被损坏并且需要维修的状态，和/或基座18被损坏并且需要维修。在这种请情况下，熔炉换称过程就变得很迫切。

美国专利号为7,090,801的专利公开了用于熔化熔炉的监控设备，该监控设备包括闭合电路，该闭合电路由几个具有至少一部分导电表面和测量/显示设备的几个导体部分组成。梳状第一导体部分通过欧姆电阻R被串联到第二导体部分。该梳状第一导体部分被安装在耐火衬里上，并且被安排成直接相邻，然而，相对于该第二导体部分，与该第二导体电隔离。

美国专利号为6,148,081的专利公开了感应熔化熔炉，该熔化熔炉包括探测系统，该探测系统用于依赖探测从炉底到熔炉的热流来感测金属深入熔炉壁。电极系统被插入到感应线圈和滑面材料之间，该滑面材料作为耐火衬里的背衬。该电极系统包括从电源接收测试信号的传感垫壳导体（sensing mat housing conductor），其中该传感垫包括温度敏感粘合剂，该温度敏感粘合剂响应于透过衬里的热渗透而改变导体之间的电导率。

美国专利号为5,319,671的专利公开了具有将电极安排在熔炉衬里的设备。该电极被分成具有不同极性的两组，并且空间上彼此分开。电极组可被连接到可决定熔炉衬里中的与温度相关的电阻的设备上。至少一个电极被安排作为陶瓷衬托（ceramic foil）的第一面上的电极网络。陶瓷衬托的第一面和向对面中的一个被安排在熔炉衬里上。前面的衬托比熔炉衬里上的陶瓷材料具有较低的热导率和较低的电导率，后面的的衬托具有大约相同的或较高的热导率和大约相同的或较高的电导率。

美国专利号为1,922,029的专利公开了被插入熔炉衬里以形成控制电路的一个衬垫的屏蔽。该屏蔽由金属薄片制成，并且被弯曲以形成圆柱。当金属从熔炉内部泄露出来时，该金属与该屏蔽接触，并且信号电路被关闭。

美国专利号为1,823,873的专利公开了位于熔炉衬里内部并且与感应线圈空间上分离的接地屏蔽。提供大幅开口的环形的上部金属导管，也提供开口的环形的相似的下部金属导管。多个相对较小的金属管或导管在两个较大的导管之间延伸，并且被确保以封闭的方式固定。提供接地极，将该接地极连接到防护罩。

本发明的一个目的在于提供具有衬里磨损探测系统的电感应熔炉，该衬里磨损探测系统可帮助避免当熔炉被正确操作和维修时，由于衬里磨损引起的熔炉线圈损坏和/或底部基座损坏。

发明内容

在一方面，本发明是用于为电感应熔炉提供衬里磨损探测系统的装置和方法。