[实用新型]一种连续熔炼金属粉末的微波设备

说明书

技术领域

本实用新型属于工业炉技术领域，具体涉及一种生产效率高、能耗低、金属回收率高、适用范围广的连续熔炼金属粉末的微波设备。

背景技术

随着科学技术的不断发展，金属粉以及由其制备成的复合材料已在冶金、化工、轻工、电子、国防、核技术、航空航天等研究领域呈现出极其重要的应用价值。金属粉末的制备方法日益丰富，从机械法中的球磨法、气流磨粉法到物理化学方法中的雾化法、还原法以及电沉积法等方法，但在这些制备方法中都存在着大量的不合格产品需要进行回炉重熔，以目前工业上广泛使用的旋转雾化法进行焊接锡粉的生产为例，其中有70%以上的粉末需要进行回炉重熔、合金化，再进行锡粉的生产。而在金属粉末回炉重熔的过程中，目前仍广泛采用的是电炉加热的办法，其存在加热速率慢、能耗高等缺点，由于缺乏保护，金属粉末在高温重熔过程中会产生大量的熔炼氧化废渣，在焊接锡粉的熔炼过程中渣率达到了10~20%，造成大量资源的浪费。此外，也有部分采用电磁感应加热熔炼的方法，虽然加热快速高效，但也存在功率大、能耗高。

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，高温工业微波加热熔炼设备的应用较少。

微波加热熔炼设备要达到工业应用标准，提高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加热熔炼设备的效能低，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也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；且密封机构复杂，难以适应连续化工业生产的需求；而且加热过程中存在机械活动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以实现连续加热，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，而且密封机构复杂，粉尘污染严重，难以实现保护气氛下的高温加热。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题及不足，提供了一种生产效率高、能耗低、金属回收率高、适用范围广的连续熔炼金属粉末的微波设备。

本实用新型是这样实现的：包括载料仓、气氛保护系统、螺旋送料机、微波熔炼炉、微波发生器、测温装置、溢流槽、浇注槽、控制阀、铸锭机、控制单元、电源系统，所述微波熔炼炉之微波腔体为不少于五面的奇数面体金属结构，所述微波腔体的各侧壁分别设置有微波发生器，所述微波发生器通过控制单元与电源系统连接，所述微波腔体内设置有熔炼坩埚，所述微波腔体顶部设置有延伸至熔炼坩埚的测温装置，所述测温装置与控制单元信号连接，所述熔炼坩埚上部设置有与螺旋送料机之出料口连通的送料管，所述螺旋送料机之进料口与载料仓连通，所述载料仓为可开合的密闭仓且与气氛保护系统的供气管连通，所述熔炼坩埚底部设有卸料口且与其下部的溢流槽连通，所述溢流槽的下部设置有边缘大于溢流槽的浇注槽，所述浇注槽底部设有浇注口，所述浇注口设置有浇铸控制阀，所述浇注口下端设置有铸锭机。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、采用微波加热的方式开展金属粉末的熔炼，升温速率可达40~70℃/min，可显著提高金属熔炼效率，缩短工艺过程，降低能耗；

2、通过将微波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发生器，配合多微波源组合的分布耦合技术，可以有效减少微波加热熔炼设备常规设计中的微波源强互耦，从而能够得到能量利用率高、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；