電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐，更詳細地，涉及如下的電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐，即，將包括碳化硅的坩堝放入到金屬腔室，對并向述金屬腔室輻射電磁波，使坩堝自行發(fā)熱，使得內(nèi)部的錠塊熔化而形成熔融液，從而能夠使電力使用最小化的同時制成熔融液。根據(jù)本發(fā)明的電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐，能產(chǎn)生如下的效果，即，無需用于加熱的獨立的燃燒空間，只要有電磁波流動的空間部即可，因此，能夠有效地使用空間，又由于坩堝自行發(fā)熱且其通過絕熱材料絕熱，因此熱傳遞直接，熱效率非常高，即使用以往的加熱單元的能量的大約20％左右的能量也能使錠塊熔融，由此，具有能量效率非常高，所需的產(chǎn)品生產(chǎn)單價以及設(shè)施維持費非常少等的效果。
【專利說明】電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐，更詳細地說，涉及如下的電磁波發(fā)熱式金 屬熔解爐，即，將包含碳化硅的坩堝放到金屬腔室，并向所述金屬腔室輻射電磁波，使坩堝 自行發(fā)熱而使得內(nèi)部的錠塊熔化形成熔融液，從而能使電力使用最小化的同時制成熔融 液。

【背景技術(shù)】
[0002] 通常來說，金屬熔解爐形成為能夠通過高熱將熔解對象金屬以規(guī)定大小成型的原 材料（錠塊：ingot)熔解而制成熔融液，并對其進行保管。
[0003] 以往的金屬熔解爐包括熔解部和保溫部，其中，熔解部的內(nèi)壁形成有絕熱材料，在 所述絕熱材料的中間形成有用于插入錠塊的坩堝，在所述坩堝的上端或周緣部形成有用于 加熱錠塊的加熱單元，保溫部以使熔解于所述熔解部的坩堝中的熔融液能夠流入的方式形 成。
[0004] 在所述金屬熔解爐的熔解部中采用的加熱單元主要使用燃氣灶或形成為高頻式 加熱器、電阻式加熱器等。
[0005] 在用所述加熱單元進行加熱時，需要施加使坩堝內(nèi)部的溫度比錠塊的熔融溫度至 少高20?30%的熱，在使用燃氣灶的情況下，需要在加熱單元與錠塊之間保持一定的空 間。
[0006] 如上所述，使金屬連續(xù)地熔融而將在熔解部中制成的熔融液傳送到保溫部，并在 保溫部中一邊持續(xù)地維持熔融液的溫度，一邊傳送到成型機進行壓鑄或鑄造而成型產(chǎn)品。
[0007] 關(guān)于以往的所述金屬熔解爐的技術(shù)，在日本特開平1-215919號、日本特開平 2-93012號、大韓民國專利局注冊專利公報第0598920號、第1100412號等中有所公開。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 但是，以往的金屬熔解爐存在如下的問題。
[0009] (1)需要用于加熱的燃燒空間，因此需要比容納錠塊的空間更大的坩堝或周邊空 間。
[0010] (2)由于周邊空間而造成熱效率低下，會消耗所需熱量以上的熱量，因此要使用用 于絕熱的厚的絕熱材料。
[0011] (3)在使用用于供給高熱量的高頻式加熱器或電阻式加熱器的情況下，由于用電 量高而導(dǎo)致設(shè)施維持費用高，且導(dǎo)致產(chǎn)品生產(chǎn)單價也高。
[0012] 為了解決上述的問題，本發(fā)明的金屬熔解爐作為包括熔解部和保溫部的一般的金 屬熔解爐，所述熔解部包括金屬腔室和反應(yīng)部，其中，所述金屬腔室的側(cè)面安裝有與電磁波 振蕩器連接的波導(dǎo)管，所述反應(yīng)部形成有由絕熱材料包圍的坩堝所述坩堝通過形成空間部 的方式隔離地形成在所述金屬腔室的內(nèi)部中間。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐，能產(chǎn)生如下的效果。
[0014] (1)不需要用于加熱的獨立的燃燒空間，只要有用于流動電磁波的空間部即可，因 此，能夠有效地使用空間。
[0015] (2)坩堝自行發(fā)熱且其通過絕熱材料絕熱，因此，熱傳遞直接而使熱效率非常高。
[0016] (3)即使使用以往加熱單元的能量的大約20%左右的能量也能使錠塊熔融，從而 使能量效率非常高，使所需的產(chǎn)品生產(chǎn)單價以及設(shè)施維持費非常少。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是由本發(fā)明的優(yōu)選實施例形成的電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐的示意剖視圖。
[0018] 圖2是由本發(fā)明的優(yōu)選實施例形成的電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐的剖視立體圖。
[0019] 圖3是以往的金屬熔解爐的平面示意圖。
[0020] 附圖標記說明
[0021] 1 ：金屬熔解爐 10 :熔解部
[0022] 20 :保溫部 100 :金屬腔室
[0023] 101 :波導(dǎo)管 110 :反應(yīng)部
[0024] 112:絕熱體 113:空間部
[0025] 115:坩堝 120:電磁波振蕩器

【具體實施方式】
[0026] 本發(fā)明是作為包括熔解部10和保溫部20的一般的金屬熔解爐1，所述熔解部10 包括金屬腔室100和反應(yīng)部110,其中，所述金屬腔室100的側(cè)面安裝有與電磁波振蕩器 120連接的波導(dǎo)管101，所述反應(yīng)部110形成有以絕熱體112包圍的坩堝115,所述坩堝115 通過形成空間部113的方式隔離地形成在所述金屬腔室100的內(nèi)部中間。
[0027] 所述熔解部10和保溫部20整體上由絕熱材料包圍而并列地形成，從而以使熔融 在熔解部10的坩堝115中的熔融液能流入到保溫部20的方式形成。
[0028] 所述熔解部10形成有金屬腔室100,在內(nèi)部以隔離有空間部113的方式形成有反 應(yīng)部110。
[0029] 在所述金屬腔室100的一側(cè)或下端連接形成有波導(dǎo)管101，所述波導(dǎo)管101可以形 成為四邊形或圓形的金屬管。
[0030] 在所述波導(dǎo)管101的末端形成有電磁波振蕩器120,所述電磁波振蕩器120是作為 利用被稱為速調(diào)管（klystron)的特殊電子管來產(chǎn)生電磁波的一般的裝置，可以提供磁電 管（magnetron)等多種裝置。
[0031] 所述電磁波振蕩器120以前以能夠振蕩幾兆赫（MHz)到幾吉赫（GHz)的頻率的電 磁波（microwave)的方式形成。優(yōu)選使用能以800MHz?3GHz的頻率振蕩電磁波的電磁波 振蕩器120。
[0032] 所述波導(dǎo)管101是由金屬制成的中空型管，是以將通過電磁波振蕩器120產(chǎn)生的 電磁波在內(nèi)壁連續(xù)反射地進行傳播的方式形成的一般的四邊形或圓形的金屬管。
[0033] 連接形成有所述波導(dǎo)管101的金屬腔室100形成有密閉的空間，并且形成有與反 應(yīng)部110向內(nèi)部隔離預(yù)定間隔的空間部113。
[0034] 所述空間部113以將由波導(dǎo)管101傳播的電磁波能均勻地擴散到反應(yīng)部110的周 緣部而傳播到坩堝115的外壁整個面的方式形成。
[0035] 所述金屬腔室100的一側(cè)形成為與保溫部20連通，并能夠連接形成到坩堝115。
[0036] 在所述反應(yīng)部110中，在上端開放的絕熱體112的內(nèi)部插入形成有向下端凹陷的 坩堝115。
[0037] 所述絕熱體112由耐熱性強的絕熱材料、陶瓷纖維和陶瓷塊等制成，并形成為在 坩堝115中產(chǎn)生的熱不會流出到外部。
[0038] 所述坩堝115雖然可以以多種形態(tài)形成，但是，坩堝115形成為中間形成有凹陷部 115a、且上端開放的形狀。
[0039] 所述坩堝115的下端一側(cè)可以與保溫部20連通，以使熔解的熔融液能夠流入到保 溫部20。
[0040] 所述i甘禍115將碳化娃（SiC)、石墨（graphite)以及黃土混合而成型，其中，混合 40重量％的碳化硅、30重量％的石墨以及30重量％的黃土并以高溫高壓方式進行成型，使 得黃土能夠陶瓷（ceramic)化（/彳1許句許）。
[0041] 在所述坩堝115中包含的碳化硅的重量％為限定數(shù)值以上的情況下，坩堝115的 脆性會變高，在包含的碳化硅的重量％為限定數(shù)值以下的情況下，發(fā)熱量會變得不足。不 過，1?9重量％左右的偏差對于達到本申請發(fā)明的目的并沒有太大問題。
[0042] 在所述坩堝115中包含的石墨的重量％為限定數(shù)值以上或以下的情況下，并沒有 特別的變化，但是，會影響其它材料的重量％，因此，適合用本發(fā)明的限定的數(shù)值。
[0043] 在所述坩堝115中包含的黃土的重量％為限定數(shù)值以上的情況下，坩堝115的脆 性會變高，發(fā)熱量也會變得不足，當包含的重量％為限定數(shù)值以下的情況下，則不容易成 型，發(fā)熱量也會降低。不過，1?9重量％左右的偏差對于達到本申請發(fā)明的目的并沒有太 大問題。
[0044] 所述石墨是對碳纖維進行強化而進行熱處理的材料，能提高坩堝115的耐久性， 黃土具有強的耐熱性，碳化硅對電磁波（極超短波或微波）進行反應(yīng)。
[0045] 所述碳化硅的硅分子對電磁波反應(yīng)而振動，從而與黃土（陶瓷）分子摩擦而連續(xù) 地產(chǎn)生強熱，這種熱由絕熱體112隔絕而只停留在內(nèi)部，從而能使包括在坩堝115的內(nèi)部的 錠塊烙融。
[0046] 以下，對由本發(fā)明的優(yōu)選實施例形成的電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐的運轉(zhuǎn)進行說明 如下。
[0047] 將錠塊放入金屬熔解爐1的熔解部10的坩堝115中，啟動電磁波振蕩器120。
[0048] 由所述電磁波振蕩器120產(chǎn)生的電磁波沿波導(dǎo)管101流入到空間部113,并向整個 空間部113擴散而通過絕熱體112向流通型（吾碑每）坩堝115的內(nèi)壁滲透。
[0049] 此時，對形成在電磁波使坩堝115內(nèi)壁上的碳化硅進行振動，并與陶瓷引起摩擦 而產(chǎn)生熱。
[0050] 這種產(chǎn)生的熱由絕熱體112而不會向外部流出，會向內(nèi)部匯聚而對凹陷部115a的 錠塊施加熱，從而將其制成熔融液。
[0051] 為了驗證本發(fā)明的效果，形成相同的大小的實驗坩堝A和對照坩堝B，實驗坩堝A 按照本發(fā)明在形成有波導(dǎo)管101的金屬腔室100的內(nèi)部形成空間部113,在實驗坩堝A的周 緣部形成絕熱體112而完成準備。
[0052] 此外，對照坩堝B按照以往的方式在周緣部形成電阻式加熱器，在周緣部形成絕 熱材料。
[0053] 在所述實驗坩堝A和對照坩堝B中分別插入500Kg的鋁錠塊，加電后對形成700°C 的熔融液所需的電力量進行了比較。
[0054] 此時，使用的電磁波振蕩器120由能產(chǎn)生915MHz的電磁波的磁電管形成，波導(dǎo)管 由四邊形管形成。
[0055] 所述絕熱體112和絕熱材料均使用了具有相同的絕熱能力的材料。
[0056] 表 1
[0057]

【權(quán)利要求】
1. 一種電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐，其特征在于，該電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐形成有： 金屬腔室，該金屬腔室安裝有與電磁波振蕩器連接的波導(dǎo)管；以及 坩堝，該坩堝由絕緣體包圍，并且通過形成空間部的方式隔離地形成在所述金屬腔室 的內(nèi)部中間， 所述坩堝通過混合碳化硅、石墨以及黃土進行成型而形成。
2. -種電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐，該電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐作為包括熔解部和保溫 部的通用金屬熔解爐，其特征在于， 所述熔解部包括金屬腔室和反應(yīng)部，其中， 所述金屬腔室安裝有與電磁波振蕩器連接的波導(dǎo)管， 所述反應(yīng)部形成有由絕緣體包圍的坩堝，該坩堝通過形成空間部的方式隔離地形成在 所述金屬腔室的內(nèi)部中間， 所述坩堝通過混合碳化硅、石墨以及黃土而進行成型，其中，混合40重量％的所述碳 化硅、30重量％的所述石墨以及30重量％的所述黃土而以高溫高壓方式進行成型，以使得 所述黃土能夠陶瓷化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁波發(fā)熱式金屬熔解爐，其特征在于， 所述反應(yīng)部的坩堝的側(cè)面與所述保溫部的側(cè)面連通以形成為能夠使熔融液連續(xù)地流 入。
【文檔編號】C22B4/08GK104419831SQ201410452786
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】承鉉蒼, 金伍欽 申請人:東和商協(xié)株式會社