[发明专利]电磁感应内热式金属镁真空还原炉

说明书

技术领域

本发明涉及真空冶金设备技术领域，具体为一种电磁感应内热式真空还原炉，可用于热还原法制备镁、锂，锶、钙等高蒸汽压金属的设备。

背景技术

镁、锂、锶、钙等高蒸汽压金属，可以使用热还原法在真空条件下制备。目前在金属镁生产领域中，广泛使用的还原设备是使用燃气等直接加热由耐热合金制成的还原罐。此法受还原罐结构及材料性能的限制，反应温度低、传热慢、能耗高，并且由于还原罐的氧化等损耗大量消耗昂贵的镍铬合金。

电内热式真空还原炉可以克服外热式还原炉的能耗高及还原罐消耗等问题。电内热式真空还原炉着重要解决的问题是提高炉料内热量传递的速度，提高生产效率。如U.S. Patent 4,264,778 在1980年就公开了一种电内热式真空还原炉，将平板状的电热片制成螺旋形，炉料与电热片层叠置于保温材料包围的炉室内。苏中兴等在公开号CN 101033511A的专利申请公布说明书中公开了一种金属镁冶炼炉。该方案中还原炉料装在由耐热金属制成的盘状物中，多个盘状物层叠放置，盘间使用导电发热块支撑。供电电极通过向多个耐热金属盘及导电发热块串联结构供电而使得导电发热块发热来加热炉料。王晓刚在实用新型专利ZL 200620136021.7中公开了一种内热式-多热源-电热法金属镁还原炉。单层或多层板状发热体封于炉体反应仓内且与安装在炉体上的电极相连接。冯乃祥在公开号CN 1952191A的专利申请公布说明书中公开了一种内电阻加热金属热还原炼镁炉，将团块物料置于带状电阻发热体的上下和左右。

现有技术存在的问题是：为了减小流过水冷电极的电流，加热电阻都被设计成为薄而窄的片状，强度低，寿命短，装卸料困难。如果使用高结构强度的发热体，势必导致供电电压低而电流大。向发热体馈电的水冷电极的自身损耗和对炉内热量的损失都大大增加。为了便于炉料的整体装卸，发热体与供电母线在炉内采用活连接电极。由于炉内的高温和电流流过电极接触面的接触电阻的局部发热，很容易将连接电极烧坏。

发明内容

针对现有电加热内热式真空还原炉的技术难题，本发明提供一种电磁感应内热式真空还原炉，用于镁、锂，锶、钙等高蒸汽压金属热还原法生产。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种电磁感应内热式金属镁真空还原炉，为内热式真空炉，包括炉体，炉体为立式炉，有两个炉室，分别是还原反应室和结晶室。

所述炉体内设置有料筐，所述料筐的中心部设有穿过料筐底面的中心通道；所述料筐内同心设置有一个或者多个发热筒；所述料筐内装满炉料。

所述炉体内设置有矩形铁芯，所述矩形铁芯的一条长边穿过料筐的中心通道，所述矩形铁芯的另一条长边绕有原边线圈；所述原边线圈的铜质绕组引出端经炉体上的绝缘密封装置引出至炉外与电源装置相连。

所述炉体和料筐之间设置有保温层；所述铁芯和料筐之间设置有保温层。

所述炉体上部通过金属蒸汽通道连接结晶室，所述金属蒸汽通道内设置有保温层，所述金属蒸汽通道上开设有粗抽口。

所述结晶室外设置有水冷套，所述结晶室上部设有精抽口。

工作时，根据料筐的大小不同，料筐中放置有与料筐同心的一个或多个发热筒。球团状的还原炉料装填在料筐中发热筒的周围，直接与料筐及发热筒相接触。由电源装置施加在铜质绕组上的高频交流电在铁芯中产生交变的磁场。由此在金属料筐及其中的发热筒中产生感生电流。在料筐及发热筒中感生的电流产生的热量通过传导和辐射两种方式对炉料进行加热。通过这一电磁感应过程，电能无接触地传递给料筐及发热筒来加热反应炉料。还原过程中，在粗抽真空阶段使用粗抽口抽气，从而炉室气体内的浮尘不会沉积在结晶室中而使结晶镁的纯度降低。当达到较高的真空度，此时气体流量已很低，关闭粗抽口，从经过结晶室的精抽口处抽真空。

优选的，铁芯的一条边位于圆柱形炉室的轴线上，并穿过中空圆筒形料筐的中心，铁芯的另外三条边贴近炉壳壁。

料筐表面切有平行于轴线、并交错布置的狭缝，增加了料筐的电阻，减少了发热量，并有利于还原得到的镁蒸汽扩散。内置发热筒壁上也可开有类似的狭缝来控制发热筒的发热量，以满足炉料温度场均匀分布的需要。

进一步地，为了使得还原炉的装、卸料更加便捷。

设计炉体由上炉壳和下炉盖构成，所述上炉壳和下炉盖通过法兰连接。

所述矩形铁芯由上铁芯和下铁芯构成。

所述下炉盖和位于下炉盖内的下铁芯、保温层及料筐整体构成下炉盖组件。所述上炉壳和位于上炉壳内的上铁芯、保温层整体构成上炉壳组件。