一种多功能高温微波金属熔炼设备制造技术

本实用新型专利技术公开一种多功能高温微波金属熔炼设备，包括电源系统、控制模块、微波源、微波反应腔体、吸波加热容器、测温装置、出料装置，微波反应腔体为不少于五面的奇数面体金属结构，微波反应腔体与设备机架固定连接，微波反应腔体各侧壁分别设有微波源，微波源通过控制模块与电源系统连接，微波反应腔体顶部设有密封炉盖，炉盖设有与控制模块信号连接的测温装置，微波反应腔体的底部设有与其固定连接的腔体底板，腔体底板的中心位置设有通孔且下部设有出料装置的升降底座，吸波加热容器设于穿过腔体底板的通孔并置于升降底座上的透波保温套筒内。本实用新型专利技术具有结构简单、热效率和加热速率高、加热均匀性好、适用面广、节能降耗的特点。

Multifunctional high temperature microwave metal smelting equipment

The utility model discloses a multifunctional microwave high temperature metal smelting equipment, including power system, control module, microwave source, microwave absorbing cavity, a heating container, a temperature measuring device, discharging device, microwave reaction chamber for not less than five of the odd body metal structure, microwave reaction chamber and equipment rack is fixedly connected with the microwave the reaction chamber side wall are respectively provided with a microwave source, microwave source by the control module is connected with the power supply system, the microwave reaction chamber is arranged at the top sealing furnace cover, furnace cover is provided with a temperature controlling device module signal connection, micro wave reaction chamber is arranged on the bottom of the cavity bottom plate is fixedly connected with the center position of the bottom plate is provided with a through hole and cavity the lower part is provided with a lifting device of the base material, absorbing the heating container is arranged through the through hole of the cavity bottom plate and placed on the lifting pedestal through PopA Warm sleeve. The utility model has the advantages of simple structure, high heat efficiency, high heating rate, good heating uniformity, wide application range, energy saving and consumption reducing.

【技术实现步骤摘要】
一种多功能高温微波金属熔炼设备
本技术属于工业炉
，具体涉及一种结构简单、热效率和加热速率高、加热均匀性好、适用面广、节能降耗的多功能高温微波金属熔炼设备。
技术介绍
金属熔炼是将金属材料及其它辅助材料投入加热炉熔化并调质，炉料在高温炉内发生一定的物理、化学变化，产出粗金属或金属富集物和炉渣的火法冶金过程。在金属熔炼过程中，选择高效清洁的熔炼设备具有重要意义。传统电加热炉能耗高、规模大、加热效率低、加热时间长，不能满足当前清洁、高效、节能、便捷的生产模式。电磁感应加热熔炼炉虽然加热快速高效，但功率大、能耗高，且仅限于导电物料，存在一定的不足。随着冶金与材料工业的技术进步，传统的金属熔炼及合金制备工业不能满足高效、节能、环保以及灵活的生产模式需求，开发新型清洁、高效、环保及便捷的熔炼装备，对改善传统金属及其合金熔炼模式，推动该领域技术进步具有重要的现实意义。微波加热作为一种绿色高效的加热方法，是新近发展起来的加热技术，与常规加热方法相比，具有非接触式直接加热、升温速率快、反应时间短、易于自动控制、可降低化学反应温度等优点，符合工业加热设备高效、清洁、易于自控的发展方向。然而，目前国内外微波加热设备主要集中在低温加热应用方面，如食品处理、木柴干燥、橡胶硫化等，高温微波加热熔炼设备的应用较少。微波高温加热技术是指利用微波能量将材料加热到400℃以上，并对材料进行烧结、合成、改性或者热处理的一类技术。目前，高温微波加热熔炼设备要达到工业应用标准，提高高温微波加热熔炼设备微波功率是主要途径，包括增大单个磁控管的功率及多微波功率源功率合成技术。但是，由于大功率磁控管一方面生产成本高、价格昂贵，而且对电源配备、冷却系统等方面的要求高，维护也不方便，不利于高温微波加热熔炼设备的推广应用；另一方面，受高功率微波的物理产生机制以及器件工艺结构等限制，单个磁控管的微波功率也很有限，难以满足工业加热的功率需求。另外，由于小功率磁控管组合成的大功率微波反应器的效能低，而其主体主要采用由金属壁封闭的矩形谐振腔结构会由于腔体构造不合理和磁控管安装位置不合理，造成各磁控管发出的电磁波相互干涉抵消、磁控管寿命大幅缩短，而且磁控管的功率输出受反射波谐振的影响而不稳定，微波场场强的分布不均匀导致加热不均匀。为了降低小功率磁控管组合对矩形谐振腔结构和磁控管安装位置的高要求，部分高温微波加热熔炼设备采用单向设置多个小功率磁控管的组合，然后通过转动托架来带动加热物料转动，使加热物料各部位均匀吸收微波以避免局部过热，但却存在整体微波功率小，从而只能加热小体积的物料；或者采用大功率磁控管及其组合，又会存在整体成本高、配套设施要求高、维护不便的弊端；而且加热过程中存在活动机械部件还会降低整体的可靠性。此外，也有采用隧道式串联多个磁控管的方法来降低对矩形谐振腔结构和磁控管安装位置的要求，但也存在着单一加热功率小，造成仅适用于小体积物料的加热且加热速度慢，而过于分散的磁控管设置又会造成反应器结构复杂、散热面积大的缺陷。高温微波加热熔炼设备中谐振腔内的微波能量分布不仅与微波源、波导、谐振腔的结构及尺寸等因素密切相关，而且不同加热物料的电磁特性热物性参数差异较大，加热工艺也不尽相同，因而对于给定的物料需要设计专用的高温微波加热熔炼设备，使得高温微波加热熔炼设备难以成为一种通用型设备。
技术实现思路
本技术针对现有技术存在的问题及不足，提供了一种结构简单、热效率和加热速率高、加热均匀性好、适用面广、节能降耗的多功能高温微波金属熔炼设备。本技术是这样实现的：包括电源系统、控制模块、微波源、微波反应腔体、吸波加热容器、测温装置、出料装置，所述微波反应腔体为不少于五面的奇数面体金属结构，所述微波反应腔体与设备机架固定连接，所述微波反应腔体的各侧壁分别设置有微波源，所述微波源通过控制模块与电源系统连接，所述微波反应腔体的顶部设置有密封炉盖，所述炉盖设置有与控制模块信号连接的测温装置，所述微波反应腔体的底部设置有与其固定连接的腔体底板，所述腔体底板的中心位置设置有通孔且下部设置有出料装置的升降底座，所述吸波加热容器设置于穿过腔体底板的通孔并置于升降底座上的透波保温套筒内，所述出料装置带动吸波加热容器及透波保温套筒随升降底座上下移动。本技术与现有技术相比具有以下有益效果：1、本技术采用微波加热的方式开展金属熔炼，升温速率可达50~70℃/min，可显著提高金属熔炼效率，缩短工艺过程，降低能耗，避免了常规电加热的高功率用电，简化了熔炼装备结构，降低了设备总功率要求和安装条件；2、通过将微波反应腔体设置为不少于五面的奇数面体金属结构且各侧壁分别设置微波源，以多微波源组合的分布耦合技术，有效减少高温微波加热熔炼设备常规设计出现的微波源强互耦，得到了能量利用率高、微波源寿命长和功率输出稳定、温度分布均匀的大型化谐振腔；3、通过在微波反应腔体的各侧壁分别设置微波源，以低功率微波发生器的组合实现大功率微波加工的目的，不仅微波发生器的成本大幅降低，且微波发生器失效后的更换成本低廉，整体对电源配备要求降低，而且可采用简单的水冷或风冷系统实现冷却，结构简单可靠；4、采用石墨、碳化硅等吸波加热容器作为物料承载容器及加热元件，可同时实现物料及炉内温度的快速升温，提高加热速率，既可用于金属氧化物、金属粉体、块体金属及合金的熔炼，也适用于合金调质等工艺，适用面广。因此，本技术具有结构简单、热效率和加热速率高、加热均匀性好、适用面广、节能降耗的特点。附图说明图1为本技术的结构原理示意图；图2为图1之俯视图；图3为图1之微波反应腔体正视图；图4为图3之仰视图；图5为本技术之微波反应腔体结构示意图；图6为本技术之升温曲线；图中：1-电源系统，2-控制模块，3-微波源，4-微波反应腔体，401-腔体底板，5-吸波加热容器，6-测温装置，701-升降底座，702-升降螺旋丝杆，703-驱动机构，704-升降导向柱，705-限位开关，8-设备机架，9-炉盖，901-充气孔，902-气压安全阀，903-气压表，904-排气孔，905-真空抽气口，10-透波保温套筒，11-透波保温层，12-矩形波导管，13-搅拌装置，131-搅拌电机，132-搅拌叶片，14-固定底座，15-万向轮。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明，但不以任何方式对本技术加以限制，基于本技术教导所作的任何变更或改进，均属于本技术的保护范围。如图1至6所示，本技术包括电源系统1、控制模块2、微波源3、微波反应腔体4、吸波加热容器5、测温装置6、出料装置7，所述微波反应腔体4为不少于五面的奇数面体金属结构，所述微波反应腔体4与设备机架8固定连接，所述微波反应腔体4的各侧壁分别设置有微波源3，所述微波源3通过控制模块2与电源系统1连接，所述微波反应腔体4的顶部设置有密封炉盖9，所述炉盖9设置有与控制模块2信号连接的测温装置6，所述微波反应腔体4的底部设置有与其固定连接的腔体底板401，所述腔体底板401的中心位置设置有通孔且下部设置有出料装置7的升降底座701，所述吸波加热容器5设置于穿过腔体底板401的通孔并置于升降底座701上的透波保温套筒10内，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能高温微波金属熔炼设备，其特征在于包括电源系统（1）、控制模块（2）、微波源（3）、微波反应腔体（4）、吸波加热容器（5）、测温装置（6）、出料装置（7），所述微波反应腔体（4）为不少于五面的奇数面体金属结构，所述微波反应腔体（4）与设备机架（8）固定连接，所述微波反应腔体（4）的各侧壁分别设置有微波源（3），所述微波源（3）通过控制模块（2）与电源系统（1）连接，所述微波反应腔体（4）的顶部设置有密封炉盖（9），所述炉盖（9）设置有与控制模块（2）信号连接的测温装置（6），所述微波反应腔体（4）的底部设置有与其固定连接的腔体底板（401），所述腔体底板（401）的中心位置设置有通孔且下部设置有出料装置（7）的升降底座（701），所述吸波加热容器（5）设置于穿过腔体底板（401）的通孔并置于升降底座（701）上的透波保温套筒（10）内，所述出料装置（7）带动吸波加热容器（5）及透波保温套筒（10）随升降底座（701）上下移动。

【技术特征摘要】
1.一种多功能高温微波金属熔炼设备，其特征在于包括电源系统（1）、控制模块（2）、微波源（3）、微波反应腔体（4）、吸波加热容器（5）、测温装置（6）、出料装置（7），所述微波反应腔体（4）为不少于五面的奇数面体金属结构，所述微波反应腔体（4）与设备机架（8）固定连接，所述微波反应腔体（4）的各侧壁分别设置有微波源（3），所述微波源（3）通过控制模块（2）与电源系统（1）连接，所述微波反应腔体（4）的顶部设置有密封炉盖（9），所述炉盖（9）设置有与控制模块（2）信号连接的测温装置（6），所述微波反应腔体（4）的底部设置有与其固定连接的腔体底板（401），所述腔体底板（401）的中心位置设置有通孔且下部设置有出料装置（7）的升降底座（701），所述吸波加热容器（5）设置于穿过腔体底板（401）的通孔并置于升降底座（701）上的透波保温套筒（10）内，所述出料装置（7）带动吸波加热容器（5）及透波保温套筒（10）随升降底座（701）上下移动。2.根据权利要求1所述多功能高温微波金属熔炼设备，其特征在于所述微波反应腔体（4）为五面体、七面体或九面体金属结构，所述微波反应腔体（4）的内壁设置有透波保温层（11）。3.根据权利要求1或2所述多功能高温微波金属熔炼设备，其特征在于所述透波保温套筒（10）为多晶莫来石保温套筒和/或透波保温层（11）为多晶莫来石保温板，所述吸波加热容器（5）为石墨坩埚或碳化硅坩埚。4.根据权利要求1或2所述多功能高温微波金属熔炼设备，其特征在于所述微波反应腔体（4）的各侧壁分别开设有至少一个微波源馈口，所述微波源（3）通过矩形波导管（12）与微波源馈口的法兰固定连接。5.根据权利要求4所述多功能高温微波金属熔炼设备，其特征在于所述微波源（3）在微波反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：许磊，彭金辉，张利波，周俊文，郭胜惠，李超，韩朝晖，巨少华，夏洪应，刘秉国，吴庆田，代林晴，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南,53