[发明专利]一种单螺旋内嵌激励式电磁感应内热镁真空还原炉

说明书

技术领域

本发明涉及真空冶金设备技术领域，具体为一种单螺旋内嵌激励式电磁感应内热镁真空还原炉，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。如实用新型专利ZL 96247592.0中公开了一种感应加热还原炼镁装置。该方案中在还原罐外壁上绕设有感应线圈，通过感应线圈与感应电源相连进行对物料电磁感应加热。公开号CN 105018730A的专利申请公开了一种电磁感应内热式金属镁真空还原炉。该方案中炉体内设置有矩形铁芯，一条长边穿过料筐的中心通道，另一条边绕有铜质线圈，通过铜质线圈的引出端与电源连接对物料进行电磁感应加热，但都存在激励线圈损耗比较严重，漏电感大，所需无功补偿电容成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有电加热内热式真空还原炉存在激励线圈损耗比较严重、漏电感大和所需无功补偿电容成本高的技术问题，提供一种单螺旋内嵌激励式电磁感应内热镁真空还原炉。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种单螺旋内嵌激励式电磁感应内热镁真空还原炉，包括上炉壳、下炉盖、料筐、平台、支撑架、结晶室和冷却装置，所述上炉壳盖合在下炉盖形成炉体，平台水平设置在炉体底部，并通过支撑架支撑固定，数个料筐呈蜂房状布置在平台上，且位于炉体内，并使数个料筐的激励线圈串联，炉体顶部通过金属蒸汽通道连接结晶室，在结晶室上部设有精抽口，在炉体底部设有粗抽口，且与结晶室分别位于炉体两侧，冷却装置设在结晶室的外壁。

进一步，在所述炉体和金属蒸汽通道的内壁设有保温层，且与料筐之间留有间隙，方便装卸料

再进一步，所述料筐由筐体、激励线圈、金属挡板和钢带组成，在所述筐体的外壁开设有一条单螺旋槽，在筐体的外壁开设有一条单螺旋镁蒸汽溢流缝，且与槽平行设置，激励线圈设在槽内，在激励线圈与槽壁之间设有绝缘层，金属挡板设在槽外，且在金属挡板上开设有若干个气孔，并使金属挡板上下两边向外侧进行折边，钢带紧贴折边外侧设置，并使钢带上下两边焊接在筐体的壁上。筐体表面切有平行于激励线圈、并交错布置的镁蒸汽溢流缝，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，满足炉料温度场均匀分布的需要。

更进一步，所述激励线圈的导体截面为矩形，且为单条激励线圈。

更进一步，所述绝缘层为陶瓷材料层。陶瓷绝缘材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料，是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，其一般具有高的熔点(大多在2000℃以上)，且在高温下具有极好的化学稳定性；陶瓷还是良好的隔热材料；同时陶瓷的线膨胀系数比金属低，当温度发生变化时，陶瓷具有良好的尺寸稳定性。

更进一步，所述冷却装置为水冷套。

工作时，球团状的还原炉料装填在料筐中，直接与料筐相接触。由电源装置施加在激励线圈上的高频交流电在料筐中产生交变的磁场。由此在金属料筐中产生感应电流。在料筐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来加热反应炉料，发热体(料筐)整体均匀发热，且由较厚的耐热钢板制成，导热迅速，发热体本身温度分布均匀，不会出现局部高温而损坏。还原过程中，在粗抽真空阶段使用粗抽口抽气，由于粗抽口设置在所述炉体底部，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。整个发热体处于真空环境内部，受力很小，且由于真空的保护不易氧化。

与现有技术相比，本发明具体如下优点：

1、炉壳与高温的还原料之间有保温层，炉壳温度仅略高于环境温度。因此，炉体只需使用普通碳钢制造。

2、发热体(料筐)为由一定厚度耐热钢板(同现有工艺还原罐体材料或310S不锈钢)制成的筒状物，结构强度大，装卸炉料过程中不易损坏。