[发明专利]一种感应炉衬用硅质烧成坩埚的制备方法

说明书

本发明提供一种感应炉衬用硅质烧成坩埚的制备方法，属于高温结构材料领域。以矿山开采高品质硅石为原料，经破粉碎和筛分后，得到8‑6mm、5‑4mm、3‑2mm、1‑0.074mm、200目以下的物料，与结合剂经混炼、成型、干燥和烧成制得硅质烧成坩埚。与现有技术相比，使用本发明制备的硅质烧成坩埚的炉衬材料含有杂质含量少，显著提高其在熔炼过程中抗侵蚀能力，有效阻止高温熔体对其冲刷和熔渣的侵蚀，延长感应炉的使用寿命，并且很大程度上提高材料的抗热震能力，使产品质量更加稳定可靠，实现炉内长期稳定生产运转，提高工作效率而增加企业获利利润。

技术领域

本发明属于高温结构材料领域，具体涉及一种感应炉衬用硅质烧成坩埚的制备方法。

背景技术

感应炉因其熔化速度快、金属熔体温度高、化学成分均匀等优点,作为冶炼高温合金和特种合金的熔炼设备，已被广泛应用于工业生产中。炉衬是感应炉的重要组成部分之一,它不仅起容器支撑的作用,也参与冶金物理和化学反应过程,对中频感应炉的安全稳定运行和钢的质量有重要影响。由于合金在熔炼过程中操作温度高，炉衬长期处于复杂恶劣的工作环境，长期承受着高温液体对内壁的冲刷和熔渣的侵蚀，导致其使用寿命下降，降低熔体品质变差。因此，炉衬材料选择和制备工艺直接影响感应炉的使用寿命长短和生成效率。目前，一般使用刚玉质坩埚、镁质坩埚等作为感应炉炉衬材料，虽然它们具有耐火度高、化学性质稳定、强度大的特点，但是在苛刻冶炼环境下反复使用过程中，抗侵蚀效果是并不太理想，炉体使用还需进一步改善。所以，制备一种高性能的感应炉衬材料的方法一直是备受国内外企业所关注。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种具有良好的强度，优良的抗热震和抗侵蚀的能力的感应炉衬用硅质烧成坩埚的制备方法，本发明通过破粉碎、筛分、混炼、成型、干燥、烧成得到的硅质坩埚用于感应炉中，能有效提高感应炉炉体的使用寿命。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种感应炉衬用硅质烧成坩埚的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）将矿山开采的高品质硅石进行破粉碎，得到硅石块料；

（2）将硅石块料筛分，分别得到粒度为8-6mm、5-4mm、3-2mm、1-0.074mm、200目以下的物料；

（3）以质量百分比计，将15-25%粒度为8-6mm的物料、15-25%粒度为5-4mm的物料、15-25%粒度为3-2mm的物料、15-25%粒度为1-0.074mm的物料和20-30%粒度为200目以下的物料和2-5%的结合剂共同混炼5-30min，得到混合物料；

（4）将混合物料放入模具中以100-300MPa机压成型，得成型坯体；

（5）将成型坯体在100-200℃下干燥24-40h，得干燥成型坯体；

（6）将干燥成型坯体在1400-1450℃条件下烧成5-10h，随炉自然冷却，即得硅质烧成坩埚。

所述步骤（1）中高品质硅石中SiO₂含量＞98%。

所述步骤（3）中结合剂为浓度20-50%的石灰乳。

所述步骤（3）中的混炼设备为湿碾机或高速混炼机。

所述步骤（4）中的成型设备为单轴加压的压砖机或等静压机。

在制备硅质烧成坩埚的炉衬材料的过程中，石英会发生复杂多晶转变，伴随着体积膨胀，这种残余膨胀会使切缝密合，保证材料具有良好的气密性合强度。该材料中石英主要晶相是鳞石英，其具有矛头状双晶相互交错的网络结构，能够有效提高制品的抗热震性能和力学强度。同时，引入一定量的结合剂促进鳞石英相形成，抑制方石英和残余石英相数量，防止在烧结过程中产生制品松散和开裂的现象。