[实用新型]一种感应熔炼坩埚

说明书

本实用新型涉及一种感应熔炼坩埚，包括锅体，所述锅体的外壁由外至内依次包裹有感应线圈层、镁砂层，所述感应线圈层内设置有感应线圈，所述感应线圈层与镁砂层之间设置有用于分隔感应线圈层与镁砂层的隔绝层，所述隔绝层的材料的热膨胀系数与镁砂层的材料的热膨胀系数不同。通过隔绝层分隔感应线圈层与镁砂层且隔绝层的材料的热膨胀系数与镁砂层的材料的热膨胀系数不同，因为他们的热膨胀系数均不相同，当锅体发生裂纹时。这种结构将有效的阻止裂纹直接延伸至线圈以及感应线圈层，进而少量的金属液体顺着坩埚裂纹流到隔绝层时，可有效的阻止金属液体继续流向感应线圈层。

技术领域

本实用新型涉及金属冶炼技术领域，特别涉及一种感应熔炼坩埚。

背景技术

目前所有商品磁性材料中，烧结钕铁硼的磁性能最强，被称为“磁王”，有力的促进了现代科学技术与信息产业向集成化、薄型化、小型化、轻量化、智能化方向发展，大量的应用于计算机硬盘音圈电机VCM、核磁共振(MRI)、各类电机、通讯、电动汽车、风电等领域，烧结钕铁硼在制造过程中，熔炼过程为其关键过程，为烧结钕铁硼提供良好的铸锭组织，良好的铸锭组织是制造高性能烧结钕铁硼永磁材料的关键。

钕铁硼的熔炼使用中频感应炉，主要应用情况：首先将原材料装在中频感应炉的坩埚中，在真空环境下，向感应线圈通以中频感应电流，其频率一般为 1000～3500Hz，感应线圈通过中频电流电时，根据电磁感应定律，在炉内部的金属材料会产生感应电流，磁感应电流又在金属材料内部产生感应涡流磁场，此涡流磁场与感应线圈的电磁场方向相反，因此坩埚内的金属材料表层会产生较大的感应电流通过，使坩埚内的金属材料温度升高直至熔化，特别是比较难熔的金属，如硼铁、铌铁，装料时将其放在坩埚底部，纯铁、镨钕熔化成液体后，使其硼铁、铌铁等难熔的金属材料熔解到钕-铁合金熔液中，因此还须要将钕-铁合金熔液进行充分搅拌，使整个熔液成份均匀一致。

由于1000～3500Hz中频感应熔炼炉的电磁搅拌能力较强，坩埚内的金属全部熔化后，须使用大功率电磁搅拌一段时间，以保证炉内金属材料成分均匀。

整个熔炼过程大约耗时60分钟以上，其中大功率加热、搅拌的时间约为 50分钟，熔炼设备特别是中频线圈负担很大的能量负载，且中频线圈自身会产生大量的热量，必须使用循环水冷却。

坩埚内的金属在液体状态下，具有高温高能，温度约为1500℃以上，且有很好流动性，特别是在高温搅拌时，全部金属呈液态，且在感应线圈的搅拌作用下，金属液体不停的翻腾，时间长达约10分钟左右，金属活性特别强，易于流动且具有高能量，此时，如果坩埚有微细的裂纹，则金属液体就会顺着裂纹浸润出坩埚，如果此裂纹一直贯穿至感应线圈，高温、高能、活性强且流动性很好的金属液体就可能会与感应线圈接触，由于线圈采用铜制作，溶点低 (1083℃)，且铜线圈内部采用大量的循环水冷却，管壁约为3mm左右，感应线圈的管壁在液态金属熔液和自身发热的高温下，极短时间内会被击穿，感应线圈内大量的循环冷却水在遇到高温高能的金属液体时，瞬间被液态金属液体汽化，瞬间产生高压，极易发生爆炸，造成严重的安全、质量事故。

由于坩埚内的合金液体温度高达1500℃以上，坩埚使用一段时间后不可避免的会产生细小裂纹，在日常使用过程中，剔除坩埚内的炉渣后，及可发现坩埚内壁的细小的裂纹，随着坩埚使用次数的增加，裂纹数量也会相应增加，相应的裂纹间隙也会扩大。

为确保熔炼的安全顺利进行，除在生产前进行日常的设备、坩埚点检，发现有较大的裂纹立即进行修补外，还在对制作坩埚的技术进行创新。依据热传递的三个方式——接触传导、热幅射、对流进行分析，坩埚以及镁砂层、感应线圈层出现裂纹的原因主要是由于坩埚内的金属液体具有很高热能，此热能通过接触传导、热幅射的方式将热能传递到坩埚、镁砂层、感应线圈层，从而导致坩埚、镁砂层、感应线圈层受热膨胀，一段时间后及会出现裂纹，熔炼坩埚使用过程中的以下问题：

1、坩埚在使用过程中，坩埚以及坩埚与感应线圈之间的填充层产生的微细的裂纹或缝隙会延伸到感应线圈；