有色金属电磁外感应真空蒸馏分离炉制造技术

一种有色金属电磁外感应真空蒸馏分离炉，电磁感应加热器套装在真空炉壳的外面，真空炉壳选用具备不导磁、不导电、耐高温、高强度、高气密性和不老化六大特性的材料制作；冷凝室设置于蒸发室的顶部，两部分既相连而又独立布置，有效解决了常规真空电阻炉和真空感应炉的真空放电问题，彻底根除了常规真空炉因冷凝器层层套装在蒸发室外面所带来的弊端，一方面使冷凝室免受来自蒸发室的大面积辐射热的干扰，另一方面蒸发室的辐射热被圆筒形坩埚和绝热材料套有效屏蔽，大幅度提高冷凝效率，使电能有效利用率高达８５～９０％，并且大幅度降低了蒸发室的蒸发能耗；所使用的电流、电压及功率不受限制，可以设计大规模工业生产需要的炉型。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及多种有色金属分离提纯的真空熔炼技术，尤其是一种用电磁外感应加热法对多种有色粗金属或有色金属的合金进行真空蒸馏分离提纯的外感应真空蒸馏分离炉。
技术介绍
利用沸点、分离系数等物理性质的不同，用真空蒸馏从有色粗金属或有色金属的合金中分离出某种金属元素，达到分离提纯的目的。这两种方法被称为真空蒸馏分离提纯法，为达到分离提纯这一目的，目前国内外有两大类炉型。一类叫真空电阻炉，另一类叫真空感应炉。真空电阻炉采用的是电阻加热法，即用电阻合金或石墨作为发热体，如专利号89108164.X即是。真空感应炉采用的是电磁感应加热法，其感应加热器是放在不锈钢真空炉壳里面，被加热的坩埚或物料是放在感应器的正中央，如专利号98244635.7就是此类炉型。上述两类真空炉型都难于解决的一个致命缺陷，就是炉内真空放电问题。为了克服真空放电问题，这两类炉型都不得不采用低电压大电流的电器系统。目前真空电阻炉最高使用电压仅40伏，常用电压仅30～36伏。如昆明理工大学工程院士戴永年教授专利技术的立式和卧式真空电阻炉就属这类炉型。尽管使用如此低的电压，它们的石墨电极，即发热体的最高连续使用寿命也仅4～8天。石墨发热体损坏的根本原因是由于存在真空放电现象。众所周知，使用低电压大电流的电系统，功率的有效利用率是非常低的，以上两类常规真空炉，电能的有效利用率仅为40～50％。为了提高电效率，在真空电阻炉的基础上出现了上述真空感应炉，这类炉型的使用电压已提高到400伏，虽然电效率比起真空电阻炉有所提高，但为了克服真空放电，不得不使用中频隔离变压器，此变压器就要损失掉总功率的30％以上，且只要使用的电压超过400伏都难免出现真空放电现象。一旦出现放电，感应器和炉壳等，就有被击穿和烧毁的危险。那怕绝缘强度已达到高等级，真空放电现象照样存在。以上两类炉型的第二个致命缺点是真空炉的冷凝器是层层套装在蒸发室的外面，各层冷凝罩直接受到来自蒸发盘的大面积辐射热的干扰，使冷凝罩内的金属蒸气得不到迅速冷凝，不仅降低了冷凝物产量，蒸发能耗上升，还会使蒸发盘内的金属因气压波动而外溢并与冷凝物相混，造成严重质量事故。以上两类炉型的第三个缺点是蒸发盘的辐射热得不到屏蔽，蒸发热的有效利用率低。总的来说，目前国内外上述两类真空炉由于电压电流受限制，功率也相应受到限制，一般只能用于小功率生产的场合。另一方面，由于存在难以克服的真空放电现象，使设备的使用寿命降低，安全生产得不到保障。特别是上述两种炉型都存在着电能的有效利用率低，仅40～50％。
技术实现思路
针对上述技术的不足之处，本技术提供一种设计更合理的有色金属电磁外感应真空蒸馏分离炉，在蒸发室的结构设计中，电磁感应加热器套装在真空炉壳的外面，真空炉壳选用具备不导磁、不导电、耐高温、高强度、高气密性和不老化六大特性的材料制作；冷凝室设置于蒸发室的顶部，两部份既相连而又独立布置，有效解决了常规真空电阻炉和真空感应炉的真空放电问题。本技术结构紧凑，其结构设计和选材彻底根除了常规真空炉一直难于解决的炉内真空放电的危险性，这是真空感应炉在技术上的的重大突破，也是真空炉壳选材上的重大技术突破。因而本实新型所使用的电流、电压及功率不受限制，可以设计大规模工业生产需要的炉型；同时由于解决了真空放电问题，使炉寿成倍地提高。由于冷凝室A设置于蒸发室B的顶部，彻底根除了常规真空炉因冷凝器层层套装在蒸发室外面所带来的弊端，一方面使冷凝室免受来自蒸发室的大面积辐射热的干扰，另一方面蒸发室的辐射热被圆筒形坩埚和绝热材料套有效屏蔽，大幅度提高冷凝效率，使电能有效利用率高达85～90％，并且大幅度降低了蒸发室的蒸发能耗。从结构设计上使高温气态金属和被冷凝下来的液态金属始终逆向流动，进一步提高了冷凝效率及生产率。根据残留物比重、熔点的不同，残留物的排出，分别采用虹吸排出和真空自由落体排出两种结构。附图说明图1为本技术的实施例一结构示意图。图2为本技术的实施例二结构示意图。图3为实施例中蒸发盘的内端面示意图。具体实施方式以下结合附图及其实施例说明，但本技术的保护范围不限于附图及其实施例。如图1，本技术提供的设备，包括真空抽气装置1、收尘装置2、观察孔道3、中心进料管4、虹吸进料装置5、熔化炉6、多个钟罩形冷凝罩套装组合的冷凝室A，园柱形蒸发室B、电磁感应加热器17、真空炉壳18、虹吸排出装置25、残留物排出装置26等构件。需要熔炼的金属自熔化炉6进入虹吸进料装置5中的虹吸锅及虹吸管。由于虹吸原理，虹吸管中的金属物料自动从冷凝室A的顶部流进中心进料管4，再由中心进料管流进蒸发室B上部的汇液排气盘13及蒸发顶盘14。为防止高温液体金属的腐蚀，虹吸锅及虹吸管等均采用特殊的防腐蚀处理。设有循环冷却水套的冷凝器外壳9与圆筒形真空炉壳18之间采用螺栓为可拆式联接。冷凝器顶盖8与冷凝器外壳之间也采用螺栓可拆式联接。在外壳上设置有测温传感器10。冷凝器外壳中多个不同大小的钟罩形冷凝罩7从小到大套装组合，最外层冷凝罩放置在冷凝罩支承12上，其余每相邻两个冷凝罩依次以直径较大者为另一个的支承，最中心的一个冷凝罩内设有石墨制成的中心进料管4；冷凝罩支承12放在蒸发室坩埚20的顶端。各层冷凝罩的全身均匀分布有成百上千的通气小孔，这些通气小孔一方面增大了冷凝面积，另一方面使气态金属能自由流动和扩散，大大提高了气态金属的冷凝效率，有利金属气体自由扩散和冷凝。本技术的圆柱形蒸发室B内，有数十个圆盘形蒸发盘15垂直于蒸发室的轴心线叠装而成，安放于蒸发室正中，数十个重叠安放在蒸发盘连成了一个中心气液通道16。通道的下端通过蒸发底盘22与蒸发物或冷凝物虹吸排出装置25相通，由此迫使蒸发出来的高温金属气体与被冷凝下来的金属液体，始终逆向流动，大幅度提高金属气体的冷凝效率。在蒸发盘15外面套装圆筒形坩埚20，坩埚外围的环形空腔填塞圆筒形绝热套19。圆筒形真空炉壳18紧套装在绝热套19的外面；蒸发盘的外壁面与坩埚20的内壁面之间形成圆环形缓冲气室21，缓冲气室与上端冷凝室相通；在真空炉壳18的外圆柱面上，紧套装圆柱弹簧形电磁感应加热器17。自动控温装置11可显示及控制蒸发室的气体温度。真空炉的炉底23与真空炉壳18为可拆的螺钉联接，炉底23与支承24用可拆的螺栓联接。冷凝物或蒸发物虹吸排出装置25与炉底23为焊接联接，残留物真空自由落体排出装置26与炉底23为螺栓联接。本技术中所有法兰密封面均采用双槽橡胶密封C的中间加环状真空硅脂密封。图2表示的实施例二，真空炉结构上与图1表示的实施例一基础相同，只是在残留物排出装置结构上有差别。本技术根据残留物性质，如金属比重的不同，残留物排出装置的结构设计为虹吸排出和真空自由落体排出结构。当残留物的熔点≤700℃时，残留物排出装置的结构与蒸发物或冷凝物排出装置的结构完全相同，均属虹吸排出结构，如图1所示，此结构用于长期连续作业。当残留物中高熔点固相和液相共存时，为防止管道堵塞，必须采用真空自由落体排出结构，如图2，这种结构只能用于半连续作业。当残留物自由落体滴流至装满真空容器26后，松开螺栓取下装满残留物的真空容器26的下部，换上另一个空的真空容器26即可继续开炉熔炼。由于需要定期更换残留物的真空容器，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有色金属电磁外感应真空蒸馏分离炉，包括真空抽气装置（１）、收尘装置（２）、观察孔道（３）、中心进料管（４）、虹吸进料装置（５）、熔化炉（６）、多个钟罩形冷凝罩套装组合的冷凝室Ａ，园柱形蒸发室Ｂ、电磁感应加热器（１７）、真空炉壳（１８）、虹吸排出装置（２５）、残留物排出装置（２６），其特征在于：电磁感应加热器（１７）套装在真空炉壳（１８）的外面，真空炉壳内的圆筒形绝热套（１９）、圆筒形坩埚（２０）及沿垂直轴线依次重叠放置的数十个圆盘形石墨蒸发盘（１５）组成蒸发室Ｂ，数十个蒸发盘的中心孔从上至下连成一个中心气液通道（１６），此通道的上端与冷凝室Ａ相通，下端与虹吸排出装置（２５）相通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗文洲，
申请(专利权)人：罗文洲，
类型：实用新型
国别省市：53[中国|云南]