CN101644534B - 一种大容量真空感应炉用钙质坩埚的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及真空冶金领域，具体为一种大容量(0.5T)真空感应炉用钙质坩埚的制备方法。首先，根据线圈(0.5T)的具体尺寸，制备出符合坩埚容量尺寸的普通碳钢封底内衬桶；然后，将CaO砂混合均匀，采用干湿结合的方法打结坩埚底部和壁部，打结到高出烧结用合金料化清后液面100mm处，往上至炉口包括炉口均采用传统的MgO坩埚打结方法，打结MgO耐火材料；最后，将合金料放入内衬桶中，采用一定的烧结工艺，对坩埚进行整体烧结。本发明大容量钙质坩埚的制备方法，可以打结出长寿命、大容量钙质坩埚，有效的提高真空感应熔炼高温合金的纯度，制备出性能优异的合金材料，扩大了氧化钙在真空冶金坩埚方面的使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及真空冶金领域，具体为一种大容量(0.5T)真空感应炉用钙质坩埚的制备方法。
背景技术
氧化钙坩埚及制品自发明以来，只能制备出小型成型坩埚，如10kg，18kg，25kg成型坩埚一直应用于真空感应炉的熔炼，目的是进一步提高合金纯净度，小容量的坩埚提纯效果虽十分明显，但都局限于实验室规模的使用，对于企业工程化的应用对于科研工作者来说，一直是个难题。因此，一直未见CaO应用于大容量熔炼中。
发明内容
本发明目的是提供一种大容量(0.5T)真空感应炉用钙质坩埚的制备方法，采用该方法制备出大容量(0.5T)钙质坩埚，使其工程化应用得以实现。
本发明的技术方案如下：
一种大容量真空感应炉用钙质坩埚的制备方法，包括如下步骤：
1)根据线圈的具体尺寸，制备出符合坩埚容量尺寸的普通碳钢封底内衬桶，作为打结坩埚内衬用；
2)将原料CaO砂按5mm以下的粒度混合均匀；
3)采用干湿结合的方法打结坩埚底部，先用干砂，人工捣打和振实器相结合的方法打结厚度为170mm±30mm，接着使用湿砂，人工捣打厚度为30mm±20mm，保证CaO砂粒度均匀，结实；
4)然后，放入内衬桶，在内衬桶和线圈之间再加入湿砂，人工捣打30mm±20mm厚，确保内衬桶壁与桶底连接的圆弧处CaO砂粒度均匀；
5)接着，使用干砂，采用人工捣打和振实器相结合的方法打结壁部，每打30mm±20mm厚，填一次砂，保证CaO砂粒度均匀，结实；
6)往复多次加砂、打结；
7)打结到高出烧结用合金料化清后液面100mm±20mm处，往上至炉口包括炉口均采用传统的MgO坩埚打结方法，打结MgO耐火材料和炉口；
8)最后，将合金料放入内衬桶中，对坩埚进行整体烧结。
所述步骤1)中，内衬桶为壁厚5-12mm的桶形结构。
所述步骤2)中，CaO砂按以下的粒度、重量配比混合均匀：
＜0.1mm 20％～25％；
0.1～0.5mm 25％～30％；
0.5～1mm 20％～30％；
1～3mm 20％～30％；
3～5mm 2％～8％。
所述步骤3)中，按重量百分比计，湿砂由2％～5％的酒精和CaO砂均匀混合而成。
所述步骤8)中，采用如下烧结工艺对坩埚进行整体烧结：
以升温速度20-80℃/分钟升温至300-450℃保温2-4小时后，继续以升温速度20-80℃/分钟升温至500-800℃保温2-4小时，再继续以升温速度5-15℃/分钟的升温至1600-1650℃保温1-3小时。
本发明的优点：
1、本发明打结CaO大容量坩埚，打结工艺简便，制作成本低，坩埚的使用寿命较长。
2、本发明采用热力学稳定性好的CaO制备大容量(0.5T)的坩埚，可使CaO材料在工程化上得以充分的应用，与传统的大容量坩埚相比，能够大幅度降低合金中的氧、硫含量，熔炼出更纯净的合金，使合金具有优异的性能，扩大了氧化钙在真空冶金坩埚方面的使用范围。
3、本发明的出现，使得大容量、高质量合金的真空感应纯净化工艺得以实现，大大降低了以前制造同样高质量合金的成本。
4、本发明采用干湿结合的方法打结坩埚底部和壁部，避免打结过程中出现力度不均匀现象，坩埚更经久耐用、寿命延长。
附图说明
图1为本发明打结坩埚用内衬桶示意图。
图2为本发明坩埚烧结工艺。
图3为本发明实施例1的0.5T坩埚烧结工艺。
图4为本发明实施例1的0.5T坩埚烧结后照片。其中，图4b为图4a的放大图。
具体实施方式
本发明大容量(0.5T)真空感应炉用钙质坩埚的制备方法，包括如下步骤：
1)根据线圈(0.5T)的具体尺寸，制备出壁厚为5mm，符合坩埚容量尺寸的普通碳钢封底内衬桶，作为打结坩埚内衬用；如图1所示，内衬桶为壁厚5-12mm的桶形结构。
2)将按一定粒度配比的CaO砂进一步混合，保证粒度均匀；
3)采用干湿结合的方法打结坩埚底部，先用干砂，人工捣打和振实器相结合的方法打结厚度为170±30mm；接着使用湿砂，人工捣打厚度为30mm±20mm；
4)然后，放入内衬桶，在内衬桶和线圈之间再加入湿砂，人工捣打30mm±20mm厚，确保内衬桶壁与桶底连接的圆弧处CaO砂粒度均匀；
5)接着使用干砂，采用人工捣打和振实器相结合的方法打结壁部，每打30mm±20mm厚，填一次砂，保证CaO砂粒度均匀，结实；
6)往复多次加砂、打结；
7)打结到高出烧结用合金料化清后液面100mm±20mm处，往上至炉口包括炉口均采用传统的MgO坩埚打结方法，打结MgO耐火材料和炉口；
8)最后将合金料放入内衬桶中，将真空感应炉通电，功率80kw-360kw，采用一定的烧结工艺，对坩埚进行整体烧结。如图2所示，坩埚烧结工艺如下：
以升温速度20-80℃/分钟升温至300-450℃保温2-4小时后，继续以升温速度20-80℃/分钟升温至500-800℃保温2-4小时，再继续以升温速度5-15℃/分钟的升温至1600-1650℃保温1-3小时。
本发明中，采用干砂或湿砂打结时，紧实程度达到普通真空感应炉用坩埚的标准即可。
实施例1
采用上述方法打结0.5T钙质坩埚，具体步骤如下：
1)根据0.5T容量线圈的具体尺寸，制备出如图1所示形状的内衬桶，其具体参数：桶口内径A＝460mm，桶底外径B＝420mm，桶壁高度C＝1000mm，壁厚D＝5mm，桶壁与桶底的圆角R＝20mm；
2)将按表3的粒度配比混合的CaO砂进一步混合，保证粒度均匀；
表3 CaO砂的粒度配比
3)采用干湿结合的方法打结坩埚底部，先用干砂，人工捣打和振实器相结合的方法打结厚度为170mm，接着使用湿砂，人工捣打厚度为30mm，湿砂的配比如表4：
表4湿砂的配比
本实施例中，CaO砂的粒度见表3，按上述配比搅拌均匀，即获得湿砂。
4)然后，放入内衬桶，在内衬桶和线圈之间再加入湿砂，人工捣打30mm厚，确保内衬桶壁与桶底连接的圆弧处CaO砂粒度均匀；
5)接着使用干砂，采用人工捣打和振实器相结合的方法打结壁部，每打30mm厚，填一次砂，保证CaO砂粒度均匀，结实；
6)往复多次加砂、打结；
7)打结到高出烧结用合金料化清后液面100mm处，往上至炉口包括炉口均采用传统的MgO坩埚打结方法，打结MgO耐火材料，顶部打结MgO耐火材料的目的是避免使用CaO材料炉口烧结不好；
8)最后将合金料放入内衬桶中，采用如图3的烧结工艺，对坩埚进行整体烧结：以升温速度30℃/分钟升温至300℃保温3小时后，继续以升温速度50℃/分钟升温至600℃保温2小时后，继续以升温速度5℃/分钟的升温至1600℃保温1小时。烧结后坩埚照片如图4所示。
9)坩埚的使用情况(表5)
表5
实施例2
与实施例1不同之处在于，烧结工艺如下：
以升温速度40℃/分钟升温至400℃保温4小时后，继续以升温速度60℃/分钟升温至700℃保温4小时，再继续以升温速度10℃/分钟的升温至1620℃保温3小时。
实施例3
与实施例1不同之处在于，烧结工艺如下：
以升温速度60℃/分钟升温至450℃保温2小时后，继续以升温速度80℃/分钟升温至800℃保温3小时，再继续以升温速度15℃/分钟的升温至1650℃保温2小时。
Claims (4)
1.一种大容量真空感应炉用钙质坩埚的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)根据线圈的具体尺寸，制备出符合坩埚容量尺寸的普通碳钢封底内衬桶，作为打结坩埚内衬用；
2)将原料CaO砂按5mm以下的粒度混合均匀；
3)采用干湿结合的方法打结坩埚底部，先用干砂，人工捣打和振实器相结合的方法打结厚度为170mm±30mm，接着使用湿砂，人工捣打厚度为30mm±20mm，保证CaO砂粒度均匀，结实；
4)然后，放入内衬桶，在内衬桶和线圈之间再加入湿砂，人工捣打30mm±20mm厚，确保内衬桶壁与桶底连接的圆弧处CaO砂粒度均匀；
5)接着，使用干砂，采用人工捣打和振实器相结合的方法打结壁部，每打30mm±20mm厚，填一次砂，保证CaO砂粒度均匀，结实；
6)往复多次加砂、打结；
7)打结到高出烧结用合金料化清后液面100mm±20mm处，往上至炉口包括炉口均采用传统的MgO坩埚打结方法，打结MgO耐火材料和炉口；
8)最后，将合金料放入内衬桶中，对坩埚进行整体烧结；
按重量百分比计，所述湿砂由2％～5％的酒精和CaO砂均匀混合而成。
2.按照权利要求1所述的大容量真空感应炉用钙质坩埚的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，内衬桶为壁厚5-12mm的桶形结构。
3.按照权利要求1所述的大容量真空感应炉用钙质坩埚的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，CaO砂按以下的粒度、重量配比混合均匀：
＜0.1mm 20％～25％；
0.1～0.5mm 25％～30％；
0.5～1mm 20％～30％；
1～3mm 20％～30％；
3～5mm 2％～8％。
4.按照权利要求1所述的大容量真空感应炉用钙质坩埚的制备方法，其特征在于，所述步骤8)中，采用如下烧结工艺对坩埚进行整体烧结：
以升温速度20-80℃/分钟升温至300-450℃保温2-4小时后，继续以升温速度20-80℃/分钟升温至500-800℃保温2-4小时，再继续以升温速度5-15℃/分钟的升温至1600-1650℃保温1-3小时。
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