[实用新型]一种无水冷利兹线感应线圈式冷坩埚

说明书

本实用新型公开了一种无水冷利兹线感应线圈式冷坩埚，该无水冷利兹线感应线圈式冷坩埚包括水冷坩埚和利兹线感应线圈，其中，利兹线感应线圈多股组并联绕制水冷坩埚，所述利兹线感应线圈外套有聚酰亚胺绝缘套管，水冷坩埚和利兹线感应线圈通过灌封导热树脂固定连接。利用利兹线绕制同轴等直径螺旋线圈，匝数大于1匝，匝间距不限，起点及终点通入频率为2000‑20000HZ的交变电流，对置于其中分瓣式铜坩埚内金属材料进行加热熔化，有效降低损耗，无需水冷，馈电部连接简易。

技术领域

本实用新型涉及金属或合金冶炼设备，特别涉及一种无水冷利兹线感应线圈式冷坩埚。

背景技术

在冷坩埚真空感应悬浮熔炼中，一般采用水冷感应线圈，通过较高频率(4000～12000Hz)的交变电流，熔化分瓣坩埚中的金属材料。而真空系统中引入冷却水路较为复杂，且电源频率较高，水冷线圈自身功率损耗较大，损耗的能量转化为热量被冷却水带走。

冷坩埚感应电源的应用受到诸多方面因素的制约：电源运行的频率、输出功率的大小、负载部位的功率损耗、被熔炼材料最高熔炼温度等，都影响最终熔炼材料的品质。其中功率损耗是冷坩埚最大问题，总体功率损耗可占电源输出功率的60％以上，导致直接作用的熔炼材料上的输出功率很低，目前根据测算熔炼金属消耗的功率仅占电源输出功率的30％～40％，其中感应线圈消耗功率就会占10％～15％。现有的感应线圈制作基本都采用铜管绕制，由于感应线圈内通过电流较大，所以铜管需要通水进行冷却。一般情况下悬浮电源的运行频率都比较高，伴随电源输出频率的提高，电流的集肤效应更加明显，铜管的导电截面积进一步降低，导电截面积降低会造成铜管的内阻增加，铜管温度升高线路损耗增大，作用在熔炼材料上的有效功率就会降低。当有效功率与熔炼材料热损失达到平衡状态后熔炼材料的温度将不会升高。这在同样电源输出功率条件下，会导致金属熔液过热度较低，甚至某些高熔点材料无法熔化；尤其在大容量冷坩埚应用中(50kg以上)，感应电源最高输出功率受技术及硬件制约，难以做到很高的功率输出，提高有限电源功率的利用率意义重大。

实用新型内容

为克服上述缺陷，本实用新型解决的技术问题是降低功率损耗，提供一种无水冷利兹线感应线圈式冷坩埚，利用多股单芯细线径利兹线并绕替代通水冷却铜管绕制感应线圈，达到降低功率损耗的效果，具体为：降低线路损耗提升设备输出功率；发热量小，无需水冷；设计简化，降低设备成本及故障率；提高设备安全性能，减少维护工作量。

本实用新型通过以下技术方案来实现：

一种无水冷利兹线感应线圈式冷坩埚，该无水冷利兹线感应线圈式冷坩埚包括水冷坩埚1和利兹线感应线圈2，其中，利兹线感应线圈2多股组并联绕制水冷坩埚1，所述利兹线感应线圈2外套有聚酰亚胺绝缘套管，水冷坩埚1和利兹线感应线圈2通过灌封导热树脂固定连接。利用利兹线绕制同轴等直径螺旋线圈，匝数大于1匝，匝间距不限，起点及终点通入频率为2000-20000HZ的交变电流，对置于其中分瓣式铜坩埚内金属材料进行加热熔化，有效降低损耗，无需水冷，馈电部连接简易。

应用于冷坩埚真空感应熔炼中，根据冷坩埚感应电源运行参数，选择合适单芯线径利兹线，多芯相绞形成适当线径的利兹线芯，然后再多股相绞形成截面积满足需求的利兹线。利兹线外套绝缘材料，依据感应线圈内径及有效高度等参数，使用利兹线多股组并联绕制成型，最后通过灌封导热树脂进行固定，形成冷坩埚感应线圈。

所述利兹线感应线圈2由多股利兹线芯相绞而成。

所述利兹线芯通过多个单芯线径利兹线形成多芯结构，多芯结构相绞形成一定线径的利兹线芯。

所述利兹线感应线圈2为利兹线绕制同轴等直径螺旋线圈。

所述利兹线感应线圈2的匝数大于1匝。

所述利兹线感应线圈2的起点及终点通入频率为2000-20000HZ的交变电流。

所述水冷坩埚1为分瓣式铜坩埚。