[发明专利]一种中频感应炉坩埚的打制烘烤烧结方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种坩埚的制造工艺，具体的说是一种中频感应炉坩埚的打制烘烤烧结工艺。

背景技术

中频感应炉是指使用电流频率在150～8000Hz范围电源供电的感应电炉。中频感应炉具有熔化速度快、生产效率高、适应性强、使用灵活、电磁搅拌效果好、启动操作方便等特点，在铸造生产中主要用于冶炼优质钢及各种合金材料。中频感应炉有熔沟式和坩埚式两种，在冶炼生产中主要采用坩埚式中频感应炉进行生产。中频感应炉的坩埚根据制作时采用的耐火材料不同分为碱性坩埚、酸性坩埚和中性坩埚三种。碱性坩埚主要用氧化镁制作而成；酸性坩埚采用氧化硅制得；中性坩埚的制作材料包括氧化铝、镁铝尖晶石、复合氧化物、石墨等。

实际生产中，中频感应炉的坩埚的制作工序包括：在中频感应炉的炉内打制坩埚模、中频感应炉通电烘烤烧结坩埚模。坩埚模的打制一般为整体捣打成型，捣打的工艺步骤为：首先捣打坩埚模的底部，然后在底部放置钢模，钢模是由底部和环形的侧壁组成的类似杯子的形状，钢模的底部与捣打完成的坩埚模的底部接触，钢模的侧壁与中频感应炉的内侧炉壁之间留有间隙，该间隙与坩埚模的侧壁厚度对应，在钢模与炉体内侧炉壁之间的间隙内逐层捣打坩埚模的侧壁，最后在中频感应炉的出钢口处打制修筑炉口。坩埚模制作完成之后，进行烘烤烧结制得坩埚。目前，坩埚的烘烤烧结过程大致分为三个阶段：第一阶段的加热温度控制在850℃以下，在此温度下，耐火材料发生脱水反应和微量碳酸盐分解反应，该阶段一般耗时2.5～3h；第二阶段的温度保持在850～1400℃，耐火材料中的低熔点化合物开始熔化，烧结网络开始出现，在坩埚壁上形成一层3～5mm厚的烧结硬壳，此阶段还需要分批往坩埚模中加入钢料或者玻璃等炉料，炉体对炉料加热使炉料熔化，当炉料溶化后停止加热，再加入下一批的炉料，反复重复熔化炉料，直到熔化的炉料加满坩埚模，这是整个烘烤烧结过程中耗时最长的阶段，大概需要经过4.5～5.5h；第三阶段为继续加热到1400～1700℃，经过初步烧结后的坩埚模继续扩大烧结层的厚度，并得到理想的烧结结构，制得坩埚，该阶段耗时一般为1～1.5h。实际生产中，根据不同坩埚使用的耐火材料和粘结剂不同，上述三阶段中的工艺参数可以略作调整，但是总体来说，三个阶段的烘烤烧结总时长基本为8～10h。而为了保证受热均匀，三个阶段中烘烤的加热速度一般为200～300℃/h，烘烤烧结的温度梯度越平缓，烘烤时间越长，虽然这样做能使坩埚模受热更均匀、烧结层更致密、强度更高、裂纹更少，但是烤炉时间越长，所耗用的烤炉费用就会越高，增加了生产成本，降低了工作效率。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种中频感应炉坩埚的打制烘烤烧结方法，使用该工艺在保证坩埚成型质量和寿命的同时，还大大缩短烘烤烧结的时间，提高了工作效率，降低了生产成本。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种中频感应炉坩埚的打制烘烤烧结方法，包括直接在中频感应炉内打制坩埚底部和利用钢模打制坩埚侧壁及打制修筑炉口的坩埚模打制过程、利用中频感应炉对坩埚模进行加热烘烤烧结过程，坩埚模的加热烘烤烧结过程包括以下阶段：

A、烘烤：用钢模在待制作坩埚的中频感应炉Ⅰ内打制坩埚模完成后，向坩埚模的钢模内放入钢模容积的20～30%的用于感应导电升温用的块状钢料，使中频感应炉Ⅰ通电对钢模和块状钢料加热，加热升温速度为900～950℃/h，将钢模和钢料温度升至900～950℃后中频感应炉Ⅰ断电停止加热；

B、注入钢液：在进行步骤A的同时，在另一独立的能进行正常生产的中频感应炉Ⅱ内熔化一锅钢液，并将熔化的钢液快速注入完成烘烤的坩埚模的钢模内，待钢液液面达到炉口时，停止注入钢液；

C、保温烧结：使注入钢液后的中频感应炉Ⅰ通电并利用最大速度对钢液加热使坩埚模升温，当钢液的温度达到1680～1700℃后保温1～1.5h；中频感应炉Ⅰ的坩埚制作完成。

本发明的进一步改进在于：坩埚模打制时采用干法捣打成型，捣打过程分为打制底部、打制侧壁和修筑炉口三步，打制底部和侧壁时，筑造坩埚模的材料均是分批加入分次捣打，捣打一次后，将捣打过的表面层料划松，再加入下一批料继续捣打。

本发明的进一步改进在于：打制坩埚模的底部时采用低位倾斜方式加料。

本发明的进一步改进在于：所述钢模的壁厚为6～8mm，钢模的圆周度≤5mm。

本发明的进一步改进在于：注入钢液的温度为1380～1450℃，钢液快速注入中频感应炉Ⅰ时所用的时间为1～3min。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：