CN106288784B - 工频有芯感应整体浇注熔锌炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种工频有芯感应整体浇注熔锌炉，包括炉体和感应体，炉体外周围均匀分布有多个感应体，炉体的炉壁上设有锌环口，并通过锌环口与感应体连接，锌环口的轴向截面呈喇叭形，锌环口上位于炉体内壁一端的直径大于位于炉体外壁一端的直径。本工频有芯感应整体浇注熔锌炉相对于传统的半封闭式反射炉，其熔化效率高，金属损耗小，锌料的回收率比传统反射炉高出至少2个百分点，且基本不产生烟尘，环境污染小，可实现清洁生产。

Description

工频有芯感应整体浇注熔锌炉

技术领域

本发明涉及电池锌材铸造技术领域，特别涉及一种工频有芯感应整体浇注熔锌炉。

背景技术

金属熔铸是工业发展的基础工业，但其烟尘污染也是极为严重的，金属熔铸企业在熔铸过程中会产生大量的烟尘，加上熔铸温度高，金属本身在高温下也会燃烧、挥发，不但对大气环境造成严重的污染，对资源也是极大的浪费。

目前，生产电池锌饼的厂家多数采用半封闭式反射炉，采用柴油作为燃料燃烧后产生的热能进行熔锌，反射炉采用半封闭式结构，浪费热能，据统计，制造每吨成品锌饼需用柴油32公斤，能耗相当大。另外，反射炉还存在以下缺点：(1)炉膛锌液温度难以控制，炉膛内各处温度也不均匀；(2)金属容易烧焦、燃烧、氧化、成品率低、金属损耗大，容易造成环境污染；(3)不保温、能耗大；(4)工人的劳动强度大。因此，研究探索一套能耗低、烟尘排放小的熔铸设备，对熔铸行业的发展有着重大的积极意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工频有芯感应整体浇注熔锌炉，该熔锌炉的熔化效率高，金属损耗小，且环境污染小，可实现清洁生产。

本发明的技术方案为：一种工频有芯感应整体浇注熔锌炉，包括炉体和感应体，炉体外周围均匀分布有多个感应体，炉体的炉壁上设有锌环口，并通过锌环口与感应体连接，锌环口的轴向截面呈喇叭形，锌环口上位于炉体内壁一端的直径大于位于炉体外壁一端的直径。

所述炉体包括炉盖、炉壁和隔墙，炉壁内部为炉膛，炉盖设于炉膛上方，隔墙设于炉壁内，并将炉壁内部的空间分隔为熔炼区和铸造区，隔墙底部设有潜流口，熔炼区和铸造区之间通过潜流口连通；熔炼区一侧的炉壁上设有锌料入口，铸造区一侧的炉壁上设有锌料出口。其中，锌料在熔炼区内熔化后，比重较大的固体杂质沉淀于熔炼区底部，较重较小的杂质漂浮于熔炼区上部，使较为纯净的锌料从潜流口流入铸造区，由铸造区的锌料出口流出并成型，从而提高锌饼的纯度和质量。

所述炉壁包括相连接的炉壁底部和炉壁上部，炉壁底部是采用耐火材料整体浇注形成的一体式结构，炉壁上部是采用砖块堆砌形成的墙体结构，锌料出口和锌料入口均位于炉壁底部上。其中，耐火材料可采用市面通用的耐火材料即可。

所述隔墙包括相连接的隔墙上组成部和隔墙下组成部，隔墙上组成部是采用砖块堆砌形成的墙体结构，隔墙下组成部是采用耐火材料浇注形成的一体式结构，潜流口位于隔墙下组成部上。其中，耐火材料可采用市面通用的耐火材料即可。

作为一种优选方案，所述炉壁底部和炉壁上部的连接处还设有充氮口，充氮口处设有充氮管，充氮管外接供气机构，充氮管的末端伸入熔炼区中。在锌料熔炼过程中，通过充氮管向炉膛内冲入氮气，一方面可以防止锌料被氧化，起到保护作用，另一方面可以带走熔炼区内的水分及其他杂质气体，起到除杂作用。

作为一种优选方案，所述感应体与炉体之间的连接方式为法兰式连接。该方式是在感应体和炉体的连接处，分别在感应体和炉体上设置法兰盘，两个法兰盘之间通过螺栓锁紧固定。该方式可以实现感应体的快速安装和拆卸，当单个感应体出现故障时，可以实现快速更换感应体，使熔锌炉保持不间断的工作，从而提高其生产效率。

所述感应体包括铁芯、初级线圈、熔体流道和支撑本体，支撑本体中部设有铁芯，铁芯外周设置初级线圈，初级线圈外周设置熔体流道，熔体流道与炉壁上的锌环口连通，熔体流道内的锌料形成二级线圈。炉壁上对应于支撑本体的位置上设有两个锌环口，两个锌环口分别与熔体流道的入口和出口连通，形成内八字形结构，使熔体流道内稳定地进行单向流动。

所述铁芯呈圆柱状结构，初级线圈呈圆环状，熔体流道呈半跑道状。

作为一种优选方案，所述熔体流道为开设于支撑本体上的等截面熔沟。

作为另一种优选方案，所述熔体流道为开设于支撑本体上的变截面熔沟；以熔体流道两端的中心线为分界线，熔体流道的入口侧，熔体流道的截面宽度沿熔体流动方向逐渐缩小，熔体流道的出口侧，熔体流道的截面宽度沿熔体流动方向逐渐扩大。

本工频有芯感应整体浇注熔锌炉的工作原理是利用变压器的工作原理，通过“电-磁-电-热”的转换方式，达到熔化锌锭的目的。感应体的线圈相当于变压器的初级(即一次线圈)，感应体熔体流道中的锌料相当于变压器的次级(即二次线圈)。当线圈通电后，由于电磁感应作用，熔体流道中的锌料会产生强大的感应电流，将锌料熔化；后在热对流及电磁力的作用下，熔体流道中的锌料会不断流动，将熔体流道内的热量不断传递到炉堂中，从而使整个熔炉内锌料被加热并熔化。

根据变压器原理，感应线圈与熔体流道中的电流关系如下：

I₁N₁＝I₂N₂，I₂＝I₁N₁/N₂；

式中：I₁、N₁为初级线圈的电流与匝数。I₂、N₂为次级线圈的电流与匝数，在感应体中，次级线圈为熔体流道内锌料形成的金属环，为1匝，故通过金属环的电流强度非常大。

在熔体流道中电能转变成热能，单位时间内电热转换关系式为：Q＝0.24I₂ ²R₂T。其中R₂熔体流道内锌料的电阻；Q为由感应体做功所产生的能量值，I₂为次级线圈的电流，T为时间(单位为秒)。

由此可见，熔体流道所产生的热能也是相当大的。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本工频有芯感应整体浇注熔锌炉相对于传统的半封闭式反射炉，其熔化效率高，金属损耗小，锌料的回收率比传统反射炉高出至少2个百分点，且基本不产生烟尘，环境污染小，可实现清洁生产。

本工频有芯感应整体浇注熔锌炉的锌环口采用喇叭状结构，结合感应体上的熔体流道，形成内八字形结构，使熔体流道内稳定地进行单向流动，进入炉体的内部进行热交换，并通过其产生的磁场使熔锌炉产生自搅拌作用，加速锌料的熔化。

本工频有芯感应整体浇注熔锌炉的炉体内部设置隔墙，使其内部分隔成熔炼区及铸造区，并以潜流口连通，可实现连续生产投料时产品成分的均匀性和铸造温度的温度性，进一步保障了产品的质量。

本工频有芯感应整体浇注熔锌炉中，采用多个体积较小的感应体分布于感应炉四周，可使炉体内部各处熔体的温度均匀；感应体与炉体之间采用法兰式连接，可实现不停炉更换损坏的感应体，节约时间和成本，提高生产效率；同时，根据炉体的实际尺寸大小和需要，炉体外周的感应体数量可灵活设置和调配，使用灵活而方便。

附图说明

图1为本工频有芯感应整体浇注熔锌炉的结构示意图。

图2为图1的A-A截面视图。

图3为单个感应体与炉体连接的结构示意图。

图4为单个感应体的结构示意图。

图5为感应体上熔体流道为等截面熔沟时的结构示意图。

图6为感应体上熔体流道为变截面熔沟时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例一种工频有芯感应整体浇注熔锌炉，如图1所示，包括炉体1和感应体2，炉体外周围均匀分布有多个感应体，炉体的炉壁上设有锌环口3，并通过锌环口与感应体连接，锌环口的轴向截面呈喇叭形，锌环口上位于炉体内壁一端的直径大于位于炉体外壁一端的直径。

如图2所示，炉体包括炉盖4、炉壁5和隔墙6，炉壁内部为炉膛，炉盖设于炉膛上方，隔墙设于炉壁内，并将炉壁内部的空间分隔为熔炼区7和铸造区8，隔墙底部设有潜流口9，熔炼区和铸造区之间通过潜流口连通；如图1所示，熔炼区一侧的炉壁上设有锌料入口10，铸造区一侧的炉壁上设有锌料出口11。其中，锌料在熔炼区内熔化后，比重较大的固体杂质沉淀于熔炼区底部，较重较小的杂质漂浮于熔炼区上部，使较为纯净的锌料从潜流口流入铸造区，由铸造区的锌料出口流出并成型，从而提高锌饼的纯度和质量。

炉壁包括相连接的炉壁底部5-1和炉壁上部5-2，炉壁底部是采用耐火材料整体浇注形成的一体式结构，炉壁上部是采用砖块堆砌形成的墙体结构，锌料出口和锌料入口均位于炉壁底部上。其中，耐火材料可采用市面通用的耐火材料即可。隔墙包括相连接的隔墙上组成部6-1和隔墙下组成部6-2，隔墙上组成部是采用砖块堆砌形成的墙体结构，隔墙下组成部是采用耐火材料浇注形成的一体式结构，潜流口位于隔墙下组成部上。其中，耐火材料可采用市面通用的耐火材料即可。

如图3所示，感应体与炉体之间的连接方式为法兰式连接。该方式是在感应体和炉体的连接处，分别在感应体和炉体上设置法兰盘12，两个法兰盘之间通过螺栓13锁紧固定，两个法兰盘之间还设有垫片14。该方式可以实现感应体的快速安装和拆卸，当单个感应体出现故障时，可以实现快速更换感应体，使熔锌炉保持不间断的工作，从而提高其生产效率。

如图4所示，感应体包括铁芯15、初级线圈16、熔体流道17和支撑本体18，支撑本体中部设有铁芯，铁芯外周设置初级线圈，初级线圈外周设置熔体流道，熔体流道与炉壁上的锌环口连通，熔体流道内的锌料形成二级线圈。炉壁上对应于支撑本体的位置上设有两个锌环口，两个锌环口分别与熔体流道的入口和出口连通，形成内八字形结构，使熔体流道内稳定地进行单向流动。

其中，铁芯呈圆柱状结构，初级线圈呈圆环状，熔体流道呈半跑道状。

如图5所示，熔体流道为开设于支撑本体上的等截面熔沟，图中箭头为锌料在熔体流道中的流道方向。

本工频有芯感应整体浇注熔锌炉的工作原理是利用变压器的工作原理，通过“电-磁-电-热”的转换方式，达到熔化锌锭的目的。感应体的线圈相当于变压器的初级(即一次线圈)，感应体熔体流道中的锌料相当于变压器的次级(即二次线圈)。当线圈通电后，由于电磁感应作用，熔体流道中的锌料会产生强大的感应电流，将锌料熔化；后在热对流及电磁力的作用下，熔体流道中的锌料会不断流动，将熔体流道内的热量不断传递到炉堂中，从而使整个熔炉内锌料被加热并熔化。

根据变压器原理，感应线圈与熔体流道中的电流关系如下：

I₁N₁＝I₂N₂，I₂＝I₁N₁/N₂；

式中：I₁、N₁为初级线圈的电流与匝数。I₂、N₂为次级线圈的电流与匝数，在感应体中，次级线圈为熔体流道内锌料形成的金属环，为1匝，故通过金属环的电流强度非常大。

在熔体流道中电能转变成热能，单位时间内电热转换关系式为：Q＝0.24I₂ ²R₂T。其中R₂熔体流道内锌料的电阻；Q为由感应体做功所产生的能量值，I₂为次级线圈的电流，T为时间(单位为秒)。

由此可见，熔体流道所产生的热能也是相当大的。

实施例2

本实施例一种工频有芯感应整体浇注熔锌炉，与实施例1相比较，其不同之处在于：如图6所示，熔体流道为开设于支撑本体上的变截面熔沟；以熔体流道两端的中心线为分界线，熔体流道的入口侧，熔体流道的截面宽度沿熔体流动方向逐渐缩小，熔体流道的出口侧，熔体流道的截面宽度沿熔体流动方向逐渐扩大，图中箭头为锌料在熔体流道中的流道方向。

实施例3

本实施例一种工频有芯感应整体浇注熔锌炉，与实施例1相比较，其不同之处在于：如图2所示，炉壁底部和炉壁上部的连接处还设有充氮口19，充氮口处设有充氮管20，充氮管外接供气机构，充氮管的末端伸入熔炼区中。在锌料熔炼过程中，通过充氮管向炉膛内冲入氮气，一方面可以防止锌料被氧化，起到保护作用，另一方面可以带走熔炼区内的水分及其他杂质气体，起到除杂作用。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (8)

1.工频有芯感应整体浇注熔锌炉，其特征在于，包括炉体和感应体，炉体外周围均匀分布有多个感应体，炉体的炉壁上设有锌环口，并通过锌环口与感应体连接，锌环口的轴向截面呈喇叭形，锌环口上位于炉体内壁一端的直径大于位于炉体外壁一端的直径；

所述炉体包括炉盖、炉壁和隔墙，炉壁内部为炉膛，炉盖设于炉膛上方，隔墙设于炉壁内，并将炉壁内部的空间分隔为熔炼区和铸造区，隔墙底部设有潜流口，熔炼区和铸造区之间通过潜流口连通；熔炼区一侧的炉壁上设有锌料入口，铸造区一侧的炉壁上设有锌料出口；

所述炉壁包括相连接的炉壁底部和炉壁上部，炉壁底部是采用耐火材料整体浇注形成的一体式结构，炉壁上部是采用砖块堆砌形成的墙体结构，锌料出口和锌料入口均位于炉壁底部上。

2.根据权利要求1所述的工频有芯感应整体浇注熔锌炉，其特征在于，所述隔墙包括相连接的隔墙上组成部和隔墙下组成部，隔墙上组成部是采用砖块堆砌形成的墙体结构，隔墙下组成部是采用耐火材料浇注形成的一体式结构，潜流口位于隔墙下组成部上。

3.根据权利要求1所述的工频有芯感应整体浇注熔锌炉，其特征在于，所述炉壁底部和炉壁上部的连接处还设有充氮口，充氮口处设有充氮管，充氮管外接供气机构，充氮管的末端伸入熔炼区中。

4.根据权利要求1所述的工频有芯感应整体浇注熔锌炉，其特征在于，所述感应体与炉体之间的连接方式为法兰式连接。

5.根据权利要求1所述的工频有芯感应整体浇注熔锌炉，其特征在于，所述感应体包括铁芯、初级线圈、熔体流道和支撑本体，支撑本体中部设有铁芯，铁芯外周设置初级线圈，初级线圈外周设置熔体流道，熔体流道与炉壁上的锌环口连通，熔体流道内的锌料形成二级线圈。

6.根据权利要求5所述的工频有芯感应整体浇注熔锌炉，其特征在于，所述铁芯呈圆柱状结构，初级线圈呈圆环状，熔体流道呈半跑道状。

7.根据权利要求5所述的工频有芯感应整体浇注熔锌炉，其特征在于，所述熔体流道为开设于支撑本体上的等截面熔沟。

8.根据权利要求5所述的工频有芯感应整体浇注熔锌炉，其特征在于，所述熔体流道为开设于支撑本体上的变截面熔沟；以熔体流道两端的中心线为分界线，熔体流道的入口侧，熔体流道的截面宽度沿熔体流动方向逐渐缩小，熔体流道的出口侧，熔体流道的截面宽度沿熔体流动方向逐渐扩大。