具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至图6所示，根据本发明实施例的安全性高的节能冶炼炉（以下简称冶炼炉）包括底座1、炉体、炉盖4、加热电极7和控制器，炉体设在底座1上，炉体的顶部为敞口，炉盖4扣合在炉体的敞口处，加热电极7设在炉盖4上并用于加热物料，炉体包括炉底2和炉壁3，底座1内设有水冷管路9，水冷管路9用于通入冷却液以冷却炉底2，水冷管路9上设有输送泵91，炉壁3包括环形砖层31、冷却水套32和外壳33，冷却水套32环绕在环形砖层31的外周侧，冷却水套32的径向尺寸随着环形砖层31的膨胀可调，外壳33箍紧固定在冷却水套32的外周侧，外壳33包括多个子壳体，多个子壳体沿着炉体的周向顺次排布，且子壳体的底部与底座1固定，相邻两个子壳体的其中一个上设有第一板331、另一个上设有第二板332，第一板331和第二板332之间连接有第一弹性件333、拉力传感器335和第二弹性件334，拉力传感器335连接在第一弹性件333和第二弹性件334之间，拉力传感器335和输送泵91均与控制器电性相连，拉力传感器335用于向控制器输送拉力信号，控制器用于在接收到拉力信号后调节输送泵91的输送功率或调节加热电极7的加热功率。

具体地，如图1所示，冶炼炉为立式炉，底座1设在冶炼炉的底部，炉体设在底座1的上方，炉体的顶部为敞口，炉盖4设在炉体的顶部敞口处。炉体的炉底2为曲面板并向炉体的底部隆起，底座1上设有与炉体的炉底2相适配的安装槽，安装槽为球冠型，由此，炉体的炉底2可以适配在安装槽内，从而起到对炉体的限位效果。

炉体的侧壁为圆环状，侧壁包括从内至外依次设置的环形砖层31、冷却水套32和外壳33。环形砖层31由多个砖块堆砌成型，堆砌的方式可以与日常生活中常见的砖墙类似。冷却水套32套设在环形砖层31的外周侧，由于环形砖层31在冶炼过程中会向外膨胀，为了适应环形砖层31的膨胀变化，冷却水套32的径向尺寸可以调整，例如，冷却水套32可以包括多个子水套，相邻两个子水套部分叠压在一起，且多个子水套沿着炉体的周向方向间隔布置，当环形砖层31膨胀时，相邻两个子水套之间的重叠部分的宽度尺寸会变化，从而实现冷却水套32的适应性调整。

外壳33为圆环状并套设在冷却水套32的外周侧，外壳33的径向尺寸自行调整且外壳33具有箍紧作用，通过外壳33可以将冷却水套32箍紧在环形砖层31的外周侧。具体地，如图4和图5所示，外壳33包括多个子壳体，多个子壳体均为弧形板状并沿着炉体的周向顺次排布。各子壳体的底部均与底座1连接固定，例如，子壳体的底部可以通过螺栓与底座1可拆卸地连接固定。如图5所示，相邻两个子壳体的其中一者上设有第一板331、另一者上设有第二板332，第一板331和第二板332均设在对应子壳体的中上部，且第一板331和第二板332在外壳33的周向方向上相对，第一板331和第二板332之间设有第一弹性件333、拉力传感器335和第二弹性件334，其中拉力传感器335的一端与第一弹性件333相连、另一端与第二弹性件334相连，第一弹性件333和第二弹性件334可以均为拉簧，第一弹性件333的一端与第一板331相连，第二弹性件334的一端与第二板332相连。由此，在第一弹性件333和第二弹性件334的弹性作用下，第一板331和第二板332的间距可以调整，这样一方面使得外壳33的径向尺寸可调，另一方面使得外壳33能够始终箍紧在冷却水套32的外周侧。

如图1所示，底座1内还设有水冷管路9，部分水冷管路9位于底座1和炉底2之间，水冷管路9内能够通入冷却水，从而可以实现对炉底2的冷却。水冷管路9上设有输送泵91，输送泵91可以向水冷管路9内泵送冷却水。

本实施例中在炉盖4上设有加热电极7，加热电极7能够实现对物料的辐射加热。

本实施例中还设有控制器，控制器可以为PLC控制系统，拉力传感器335和输送泵91均与控制器电性相连，冶炼过程中，环形砖层31的膨胀作用会传递给外壳33，相邻两个子壳体之间会产生相向移动，此时拉力传感器335的拉力负荷会增大，控制器会实时的接收拉力传感器335的拉力信号，当监测到的拉力值较大时，控制器会控制输送泵91加大输送功率，由此，可以加快冷却液的流速，从而加快炉底2的散热，起到抑制炉体进一步膨胀的效果。

另外，当拉力传感器335的拉力值较大时，控制器还可以通过调小加热电极7的加热功率，这样也可以起到抑制炉体进一步膨胀的效果。需要说明的是，炉体内的反应情况可以经由拉力传感器335间接的反映，加热电极7的加热功率可以随着拉力传感器335的拉力数值阶梯性调整，这样一方面保证了冶炼炉冶炼过程的安全性，另一方面使得加热电极7的加热功率始终适宜，从而避免了加热电极7始终保持较大加热功率而造成能量消耗较大的情况，具有节能效果。

在一些实施例中，至少部分第一板331和至少部分第二板332在炉体的周向叠压在一起，第一板331和第二板332之间连接有柔性件336，柔性件336用于限制第一板331和第二板332的间距以使第一板331和第二板332始终保持部分叠压。

具体地，如图5所示，柔性件336可以为钢丝绳，柔性件336的一端与第一板331相连，柔性件336的另一端与第二板332相连，当第一板331和第二板332相向移动时，第一板331和第二板332的间距能够被限制在柔性件336的长度范围内，从而避免了外壳33过渡膨胀的情况，保证了第一弹性件333和第二弹性件334始终在弹性行程内。

在一些实施例中，冷却水套32包括多个子水套，多个子水套沿着炉体的周向顺次设置，子水套的内周壁上设有多个第一插槽321，环形砖层31由砖块铺设成型，第一插槽321用于供至少部分砖块插入，相邻两个子水套的一个上设有第二插槽、另一个上设有插块322，插块322用于配合在第二插槽内以实现冷却水套32径向尺寸的可调。

具体地，如图2所示，多个子水套均大体为弧形板状，各子水套的内周壁上均设有多个第一插槽321，多个第一插槽321沿着从下至上的方向等间隔排布，且多个第一插槽321均沿着炉体的周向延伸，在环形砖层31堆砌的过程中，部分砖块可以插入对应的第一插槽321内，由此，可以增强环形砖层31和冷却水套32的固定效果。

如图5所示，相邻两个子水套的一者上设有第二插槽，另一者上设有插块322，第二插槽和插块322均设在子水套的周向端部，插块322可以插接配合在第二插槽内，由此，既实现了各子水套的整体装配，也使得冷却水套32的径向尺寸可调。

在一些实施例中，底座1的外周侧设有环形台阶21，至少部分环形砖层31、至少部分冷却水套32均配合在环形台阶21处，外壳33挡止在冷却水套32和底座1的外周侧。

具体地，如图1和图2所示，底座1的外周侧设有一圈环形台阶21，环形砖层31、冷却水套32的底部均配合在环形台阶21处，外壳33环绕在冷却水套32和环形台阶21下方的底座1的外周侧，即环形砖层31和冷却水套32被夹紧固定在底座1和外壳33之间，由此，增强了炉壁3和炉底2装配的结构紧凑性和稳定性。

在一些实施例中，水冷管路9包括第一管路和第二管路，第一管路和第二管路均螺旋盘绕在炉底2的下方，第一管路的出口和第二管路的出口均位于第一管路的进口和第二管路的进口之间，第一管路和第二管路上均设有输送泵91。

具体地，如图1所示，水冷管路9包括能够独立冷却的第一管路和第二管路，至少部分第一管路盘绕在炉底2的下方，至少部分第二管路也盘绕在炉底2的下方，第一管路和第二管路中心对称布置，例如，第一管路的盘绕部分和第二管路的盘绕部分可以采用类似蚊香的盘绕方式。

第一管路的进口和第二管路的进口均位于外侧，第一管路的出口和第二管路的出口均位于内侧并位于第一管路的进口和第二管路的进口之间。第一管路的进口端和第二管路的进口端均设有输送泵91。两个输送泵91均与控制器电性相连并均受控制器控制。冶炼过程中，控制器也可以通过控制输送泵91运行的数量实现对炉底2冷却的调控。

在一些实施例中，炉壁3还包括环形水套34，环形水套34固定在环形砖层31、外壳33的顶部，环形水套34的顶面上设有环形凹槽341，炉盖4包括顶壁42和环形侧壁41，环形侧壁41设在顶壁42的下方，环形侧壁41的底部间隙配合在环形凹槽341内。

具体地，如图1和图2所示，环形水套34固定在环形砖层31和外壳33的上方，环形水套34为圆环状，环形水套34与环形砖层31固定相连，外壳33的顶部边沿可以与环形水套34的底面止抵，由此使得各子壳体能够向外侧下方摆动，从而实现对外壳33径向尺寸的调整。

需要说明的是，本实施例中炉盖4的整体结构与炉体的结构相似，炉盖4可视为敞口向下的炉体，其中炉盖4的顶壁42的结构与炉底2相似，炉盖4的环形侧壁41的结构与炉壁3相似。

如图2所示，环形水套34的顶面上设有环形凹槽341，环形凹槽341的宽度尺寸大于环形侧壁41的宽度尺寸（即环形侧壁41间歇配合在环形凹槽341内），由此，环形侧壁41的底部边沿能够配合在环形凹槽341内，从而实现对环形侧壁41的限位，另外，环形侧壁41间隙配合在环形侧壁41内，这样能够满足环形侧壁41在冶炼过程中变形量的需要。

在一些实施例中，还包括多个支撑架5，多个支撑架5均设在炉体的外周侧并沿着炉体的周向方向间隔布置，支撑架5包括竖直段，竖直段和炉盖4的环形侧壁41之间设有缓冲件6，缓冲件6的长度弹性可调以用于拉拽或顶撑环形侧壁41。

具体地，如图1所示，支撑架5设有多个并沿着炉体的周向方向等间隔布置，各支撑架5均具有沿着上下方向延伸的竖直段，且各支撑架5的底部均与底座1固定相连。各支撑架5的竖直段和炉盖4的环形侧壁41之间均设有缓冲件6，缓冲件6的一端与环形侧壁41铰接，另一端与竖直段铰接，竖直段上可以设有多个铰接点，从而可以实现对缓冲件6铰接位置的切换。缓冲件6的长度弹性可调，这样在环形侧壁41的径向尺寸变化时，缓冲件6能够始终对环形侧壁41保持一定的顶推作用，从而能够延缓环形侧壁41的变形量，有利于保证炉体冶炼工况的稳定性。

在一些实施例中，缓冲件6包括第一拉杆61、第二拉杆62、套筒65、第三弹性件66和第四弹性件67，套筒65的两端为缩口，第一拉杆61的外周侧设有第一凸缘，第一拉杆61通过第一凸缘限位在套筒65内，第二拉杆62的外周侧设有第二凸缘，第二拉杆62通过第二凸缘限位在套筒65内，第一拉杆61和第二拉杆62分别设在套筒65的两端，第三弹性件66套设在第一拉杆61的外周侧并挡止在套筒65的一端缩口和第一凸缘之间，第四弹性件67套设在第二拉杆62的外周侧并挡止在套筒65的另一端缩口和第二凸缘之间，第一拉杆61的内端端面上设有第一弹性垫63，第二拉杆62的内端端面上设有第二弹性垫64。

具体地，如图6所示，套筒65的两端均设有缩口结构，第一拉杆61的一端（外端）与环形侧壁41铰接，第一拉杆61的另一端（内端）配合在套筒65内，且第一拉杆61的内端周侧设有第一凸缘，第一凸缘沿着第一拉杆61的周向延伸并闭合为一周，第一凸缘能够与套筒65一端的缩口结构挡止，从而避免了第一拉杆61从套筒65内脱出的情况。相类似的，第二拉杆62的一端（外端）与支撑架5的竖直段铰接，第二拉杆62的另一端（内端）配合在套筒65内，且第二拉杆62的内端周侧设有第二凸缘，第二凸缘沿着第二拉杆62的周向延伸并闭合为一周，第二凸缘能够与套筒65另一端的缩口结构挡止，从而避免了第二拉杆62从套筒65内脱出的情况。

第三弹性件66和第四弹性件67均为弹簧，第三弹性件66套设在第一拉杆61的外周侧，且第三弹性件66夹持在套筒65的一端缩口结构和第一凸缘之间，相类似的，第四弹性件67套设在第二拉杆62的外周侧，且第四弹性件67夹持在套筒65的另一端缩口结构和第二凸缘之间。第一拉杆61的内端端面设有第一弹性垫63，第二拉杆62的内端端面设有第二弹性垫64，第一弹性垫63和第二弹性垫64可以均为橡垫。

由此，在第一拉杆61和第二拉杆62相向位移时，第三弹性件66和第四弹性件67能够储能并起到阻尼效果，当第一拉杆61和第二拉杆62相对位移时，第一弹性垫63和第二弹性垫64能够挤压变形并起到阻尼效果。

在一些实施例中，支撑架5还包括水平段，水平段位于炉盖4的上方，水平段和炉盖4的顶壁42之间设有伸缩杆10和链条11，伸缩杆10用于上下移动炉盖4，链条11用于限制炉盖4的最大向下位移量。

具体地，如图3所示，支撑架5为L型支架，支撑架5的水平段设在支撑架5的竖直段的上方，各支撑架5的水平段和炉盖4的顶壁42之间均设有伸缩杆10和链条11，伸缩杆10的一端与水平段铰接，伸缩杆10的另一端与炉盖4的顶壁42铰接，伸缩杆10大体沿着上下方向延伸，通过各伸缩杆10的收缩可以实现对炉盖4的吊起，通过对各伸缩杆10的伸展可以实现对炉盖4的顶压扣合。

水平段和炉盖4之间还设有链条11，链条11的一端与水平段铰接，链条11的另一端与炉盖4铰接，链条11可以起到防护作用，从而避免了伸缩杆10突然失效而造成炉盖4掉落的情况，进一步提升了安全性。

优选地，伸缩杆10与炉盖4的顶部边沿位置铰接，链条11位于伸缩杆10的内侧。由此，伸缩杆10能够远离温度较高的区域，从而保证了伸缩杆10运行的稳定性。

在一些实施例中，炉壁3还包括石棉层337，如图5所示，石棉层337设在冷却水套32和外壳33之间，石棉层337具有隔热效果，从而避免了外壳33温度过高的情况。

在一些实施例中，炉盖4上还可以设有喷枪8，喷枪8能够向炉体内喷入天然气和燃料。

根据本发明实施例的冶炼炉，使用过程中，随着冶炼的进行，冶炼炉的炉壁3会向外膨胀，由于相邻两个子壳体之间通过第一弹性件333、拉力传感器335和第二弹性件334相连，从而使得外壳33能够适应膨胀作用，另外，拉力传感器335会实时监测相邻两个子壳体之间的膨胀作用力，当膨胀作用力较大时，控制器会一方面可以通过调大输送泵91的输送功率，从而可以加速炉体炉底2的冷却，起到抑制炉体炉壁3进一步膨胀的效果，另一方面控制器还可以控制加热电极7的加热功率减小或控制加热电极7停止加热，从而起到抑制炉体炉壁3膨胀的效果，进而避免了冶炼炉过渡膨胀的情况，提升了使用的安全性。

其次，炉体内的反应情况可以通过拉力传感器335直观反映，加热电极7的加热功率可以随着膨胀力的大小进行适应性调整，从而使得加热电极7的加热功率能够进行适应性调整，避免了加热电极7始终保持较大功率而造成能量浪费的情况，从而起到节能的效果。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。