CN102192649A - 一种用于真空熔炼炉的坩埚篮及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于真空熔炼炉的坩埚篮及其制作方法，坩埚篮包括坩埚篮套和成型坩埚，成型坩埚位于坩埚篮套的内侧，成型坩埚与坩埚篮套之间填充有耐火材料，在耐火材料、成型坩埚和坩埚篮套之间用炉领料封严，坩埚篮套采用石棉布和不锈钢丝网利用配置粘接剂粘结而成，耐火材料选用电熔镁砂等，炉领料为耐火泥和水玻璃混合而成，制作用于真空熔炼炉的坩埚篮包括一下步骤：(1)配置粘接剂；(2)制作坩埚篮套；(3)制作坩埚篮；(4)烘烤坩埚篮。本发明坩埚篮替代30kg以上真空熔炼炉直接在真空炉上打结的生产方式，实现了批量生产，制作、烘烤坩埚篮均不占用真空熔炼炉，大大提高了真空熔炼炉生产效率和设备的利用率，降低生产成本。

Description

一种用于真空熔炼炉的坩埚篮及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种坩埚篮及其制作方法，尤其是用于真空熔炼炉的坩埚篮及其制作方法。

背景技术

真空熔炼炉坩埚在熔炼生产中反复承受金属液的高温，可高达1700℃，以及承受金属液的静压力等；坩埚内表面易起皮脱落、出现裂纹等现象，严重影响金属液的冶金质量，造成铸件夹杂报废率大大增加。因此，为保证铸件质量，真空熔炼炉坩埚每熔炼2-4炉金属液即要更换新的坩埚。因此，在真空熔炼炉生产中，如何快速更换坩埚是影响真空熔炼炉生产效率的关键工序之一。

坩埚篮技术是坩埚打结及烘烤在其他辅助设备上完成，不占用真空熔炼炉，在生产过程中通过快速更换坩埚篮，提高真空熔炼炉的生产效率和利用率。目前美国、德国等部分先进真空熔炼炉开始采用坩埚篮技术，但是由于没有解决坩埚篮的强度低等技术难题，只能够熔炼小于30kg的棒料。

现有30kg以上真空熔炼炉均采用在炉内直接打结坩埚方式进行生产，坩埚打结及烘烤均占用真空熔炼炉，每次坩埚打结及烘烤的过程耗时3-4小时，每台真空熔炼炉每天两班只能熔炼浇注4～8炉产品，且因炉台空间有限操作不便，打结好的坩埚仅能浇注2-4炉产品，等坩埚冷却后清理出废弃坩埚才能再次打结坩埚进行生产，生产效率和设备利用率低，生产成本高。

发明内容

针对现有坩埚篮只能够熔炼小于30kg的棒料生产效率底以及熔炼大于30kg的棒料只能采用在真空熔炼炉上直接打结坩埚的生产方式的不足，本发明提供一种能够熔炼大于30kg的棒料的坩埚篮。

本发明采取的技术方案为：一种坩埚篮包括坩埚篮套(1)和成型坩埚(4)，成型坩埚(4)位于坩埚篮套(1)的内侧，成型坩埚(4)与坩埚篮套(1)之间填充有耐火材料(2)，在耐火材料(2)、成型坩埚(4)和坩埚篮套(1)之间具有用于封严的炉领料(3)。

进一步地，所述坩埚篮套采用石棉布和不锈钢丝网利用配置粘接剂粘结而成。

进一步地，所述配置粘接剂为水玻璃溶液、煤矸石粉和刚玉粉按重量比为50～70∶3～6∶0.5～2的比例配置而成。

进一步地，所述配置粘接剂为水玻璃溶液、煤矸石粉和刚玉粉按重量比为55～65∶4～5∶1～1.5的比例配置而成。

进一步地，所述炉领料(3)为耐火泥和水玻璃混合而成。

更进一步地，所述炉领料中耐火泥、水玻璃溶液的重量比为2～4∶1。

一种制作上述坩埚篮的方法，包括以下步骤：

1)配置粘接剂；

2)制作坩埚篮套；

3)制作坩埚篮；

4)烘烤坩埚篮。

烘烤分为3个阶段，分别为，

第一阶段：加热功率为8-12Kw，烘烤时间为20-25分钟；

第二阶段：加热功率为18-22Kw，烘烤时间为25-30分钟；

第三阶段：加热功率为25-28Kw，烘烤时间为25-35分钟。

本发明坩埚篮替代30kg以上真空熔炼炉直接在真空炉上打结的生产方式，实现了批量生产，制作、烘烤坩埚篮均不占用真空熔炼炉，大大降低生产成本，提高了真空熔炼炉生产效率和设备的利用率。

附图说明

图1为坩埚篮结构示意图，其中，1、坩埚篮套，2、耐火材料，3、炉领料，4、成型坩埚；

图2为坩埚篮装入真空熔炼炉感应线圈后的结构示意图，其中，1、坩埚篮套，2、耐火材料，3、炉领料，4、成型坩埚，5、真空熔炼炉感应线圈，6、线圈保护层。

具体实施方式

为了更好的说明本发明，下面结合说明书附图作详细说明。

图1为坩埚篮结构示意图，包括坩埚篮套1和成型坩埚4，成型坩埚4位于坩埚篮套1的内侧，成型坩埚4与坩埚篮套1之间填充有耐火材料2，在耐火材料2、成型坩埚4和坩埚篮套1之间用炉领料3封严。

一种制作上述坩埚篮的方法，包括以下步骤：

1)配置粘接剂

2)制作坩埚篮套

3)制作坩埚篮

4)烘烤坩埚篮

烘烤分为3个阶段，分别为，

第一阶段：加热功率为8-12Kw，烘烤时间为20-25分钟；

第二阶段：加热功率为18-22Kw，烘烤时间为25-30分钟；

第三阶段：加热功率为25-28Kw，烘烤时间为25-35分钟。

实施例1：

1)配置粘接剂；配置的粘接剂为水玻璃溶液、煤矸石粉和刚玉粉按重量比为50∶3∶0.5的比例配置粘接剂，搅拌均匀，粘接剂所选材料均为耐火材料，而且失水固化后具有高强度。

2)制作坩埚篮套1；按坩埚篮套1展开尺寸裁剪石棉布，利用辅助工装裹制作坩埚篮套1，石棉布为4层；用配好的粘接剂粘接。在室温下存放1～2小时，粘接剂失水固化，将坩埚篮套1粘牢加固，坩埚篮套1有足够的强度而且可重复使用。

3)制作坩埚篮；坩埚篮套1底部加40～60mm厚的电熔镁砂，放入成型坩埚4，成型坩埚4上沿高出坩埚篮套20～30mm，利用辅助工装将成型坩埚4固定在坩埚篮套1的中心，然后在四周填电熔镁砂并夯实，成型坩埚4与坩埚篮套1上沿的炉领处用耐火泥加适量水玻璃溶液封严，耐火泥、水玻璃溶液的重量比为2∶1，其中电熔镁砂可以重复使用。

4)烘烤坩埚篮；坩埚篮制作材料中含有少量水，严重影响真空炉的真空度，制好的坩埚篮烘烤后才能使用。坩埚篮利用功率100KW的坩埚烘烤炉进行烘烤，将坩埚篮放入坩埚烘烤炉的感应线圈内，坩埚篮内放置尺寸合适的石墨芯棒，送电加热烘烤坩埚篮。

烘烤分为3个阶段，分别为，

第一阶段：加热功率为8-12Kw，烘烤时间为20-25分钟；

第二阶段：加热功率为18-22Kw，烘烤时间为25-30分钟；

第三阶段：加热功率为25-28Kw，烘烤时间为25-35分钟。

实施例2：

1)配置粘接剂；配置的粘接剂为水玻璃溶液、煤矸石粉和刚玉粉按重量比为55∶4∶1的比例配置粘接剂，搅拌均匀，粘接剂所选材料均为耐火材料，而且失水固化后具有高强度。

2)制作坩埚篮套1；按坩埚篮套1展开尺寸裁剪石棉布，利用辅助工装裹制作坩埚篮套1，石棉布为3层；为增加坩埚篮套1强度，石棉布夹层间增加1～2mm厚的不锈钢丝网；用配好的粘接剂粘接。在室温下存放1～2小时，粘接剂失水固化，将坩埚篮套1粘牢加固，坩埚篮套1有足够的强度而且可重复使用。

3)制作坩埚篮；坩埚篮套底部加40～60mm厚的电熔镁砂，放入成型坩埚4，成型坩埚4上沿高出坩埚篮套20～30mm，利用辅助工装将成型坩埚4固定在坩埚篮套1的中心，然后在四周填电熔镁砂并夯实，成型坩埚与坩埚套上沿的炉领处用耐火泥加适量水玻璃溶液封严，耐火泥、水玻璃溶液的重量比为3∶1，其中电熔镁砂可以重复使用。

4)烘烤坩埚篮；坩埚篮制作材料中含有少量水，严重影响真空炉的真空度，制好的坩埚篮烘烤后才能使用。坩埚篮利用功率100KW的坩埚烘烤炉进行烘烤，将坩埚篮放入坩埚烘烤炉的感应线圈内，坩埚篮内放置尺寸合适的石墨芯棒，送电加热烘烤坩埚篮。

烘烤分为3个阶段，分别为，

第一阶段：加热功率为8-12Kw，烘烤时间为20-25分钟；

第二阶段：加热功率为18-22Kw，烘烤时间为25-30分钟；

第三阶段：加热功率为25-28Kw，烘烤时间为25-35分钟。

实施例3：

1)配置粘接剂；配置的粘接剂为水玻璃溶液、煤矸石粉和刚玉粉按重量比为60∶4∶1.5的比例配置粘接剂，搅拌均匀，粘接剂所选材料均为耐火材料，而且失水固化后具有高强度。

2)制作坩埚篮套；按坩埚篮套展开尺寸裁剪石棉布，利用辅助工装裹制作坩埚篮套，石棉布为2层；为增加坩埚篮套强度，石棉布夹层间增加1～2mm厚的不锈钢丝网；用配好的粘接剂粘接。在室温下存放1～2小时，粘接剂失水固化，将坩埚篮套粘牢加固，坩埚篮套有足够的强度而且可重复使用。

3)制作坩埚篮；坩埚篮套底部加40～60mm厚的电熔镁砂，放入成型坩埚，成型坩埚上沿高出坩埚篮套20～30mm，利用辅助工装将成型坩埚固定在坩埚篮套的中心，然后在四周填电熔镁砂并夯实，成型坩埚与坩埚套上沿的炉领处用耐火泥加适量水玻璃溶液封严，耐火泥、水玻璃溶液的重量比为2∶1，其中电熔镁砂可以重复使用。

4)烘烤坩埚篮；坩埚篮制作材料中含有少量水，严重影响真空炉的真空度，制好的坩埚篮烘烤后才能使用。坩埚篮利用功率100KW的坩埚烘烤炉进行烘烤，将坩埚篮放入坩埚烘烤炉的感应线圈内，坩埚篮内放置尺寸合适的石墨芯棒，送电加热烘烤坩埚篮。

烘烤分为3个阶段，分别为，

第一阶段：加热功率为8-12Kw，烘烤时间为20-25分钟；

第二阶段：加热功率为18-22Kw，烘烤时间为25-30分钟；

第三阶段：加热功率为25-28Kw，烘烤时间为25-35分钟。

实施例4：

1)配置粘接剂；配置的粘接剂为水玻璃溶液、煤矸石粉和刚玉粉按重量比为70∶6∶2的比例配置粘接剂，搅拌均匀，粘接剂所选材料均为耐火材料，而且失水固化后具有高强度。

2)制作坩埚篮套；按坩埚篮套展开尺寸裁剪石棉布，利用辅助工装裹制作坩埚篮套，石棉布为3层；用配好的粘接剂粘接。在室温下存放1～2小时，粘接剂失水固化，将坩埚篮套粘牢加固，坩埚篮套有足够的强度而且可重复使用。

3)制作坩埚篮；坩埚篮套底部加40～60mm厚的电熔镁砂，放入成型坩埚，成型坩埚上沿高出坩埚篮套20～30mm，利用辅助工装将成型坩埚固定在坩埚篮套的中心，然后在四周填电熔镁砂并夯实，成型坩埚与坩埚套上沿的炉领处用耐火泥加适量水玻璃溶液封严，耐火泥、水玻璃溶液的重量比为4∶1，其中电熔镁砂可以重复使用。

4)烘烤坩埚篮；坩埚篮制作材料中含有少量水，严重影响真空炉的真空度，制好的坩埚篮烘烤后才能使用。坩埚篮利用功率100KW的坩埚烘烤炉进行烘烤，将坩埚篮放入坩埚烘烤炉的感应线圈内，坩埚篮内放置尺寸合适的石墨芯棒，送电加热烘烤坩埚篮。

烘烤分为3个阶段，分别为，

第一阶段：加热功率为8-12Kw，烘烤时间为20-25分钟；

第二阶段：加热功率为18-22Kw，烘烤时间为25-30分钟；

第三阶段：加热功率为25-28Kw，烘烤时间为25-35分钟。

实施例5：

1)配置粘接剂；配置的粘接剂为水玻璃溶液、煤矸石粉和刚玉粉按重量比为65∶5∶1.5的比例配置粘接剂，搅拌均匀，粘接剂所选材料均为耐火材料，而且失水固化后具有高强度。

2)制作坩埚篮套1；按坩埚篮套1展开尺寸裁剪石棉布，利用辅助工装裹制作坩埚篮套1，石棉布为2层；为增加坩埚篮套1强度，石棉布夹层间增加1～2mm厚的不锈钢丝网；用配好的粘接剂粘接。在室温下存放1～2小时，粘接剂失水固化，将坩埚篮套粘牢加固，坩埚篮套有足够的强度而且可重复使用。

3)制作坩埚篮；坩埚篮套底部加40～60mm厚的电熔镁砂，放入成型坩埚4，成型坩埚4上沿高出坩埚篮套20～30mm，利用辅助工装将成型坩埚4固定在坩埚篮套1的中心，然后在四周填电熔镁砂并夯实，成型坩埚4与坩埚篮套1上沿的炉领处用耐火泥加适量水玻璃溶液封严，耐火泥、水玻璃溶液的重量比为3∶1，其中电熔镁砂可以重复使用。

4)烘烤坩埚篮；坩埚篮制作材料中含有少量水，严重影响真空炉的真空度，制好的坩埚篮烘烤后才能使用。坩埚篮利用功率100KW的坩埚烘烤炉进行烘烤，将坩埚篮放入坩埚烘烤炉的感应线圈内，坩埚篮内放置尺寸合适的石墨芯棒，送电加热烘烤坩埚篮。

烘烤分为3个阶段，分别为，

第一阶段：加热功率为8-12Kw，烘烤时间为20-25分钟；

第二阶段：加热功率为18-22Kw，烘烤时间为25-30分钟；

第三阶段：加热功率为25-28Kw，烘烤时间为25-35分钟。

将加热烘烤完毕的坩埚篮装入到真空感应炉感应线圈5中，如说明书附图2所示，然后就可以进行熔炼生产。对坩埚篮进行2～5次熔炼浇注后，就需更换新的坩埚篮，被替换的坩埚篮的坩埚篮套1、电容镁砂可以重复使用。

本发明设计制作一种高强度的坩埚篮，替代30kg以上真空熔炼炉直接在真空炉上打结的生产方式。该坩埚篮可以借助其他辅助设备批量生产，其制作、烘烤均不占用真空熔炼炉，在生产过程中，能够实现5分钟内快速更换坩埚篮，每台30kg以上真空熔炼炉每天两班能熔炼浇注8～16炉产品，生产效率和设备利用率提高100％以上，且更换下的坩埚篮套可以重复利用，大大降低生产成本。

Claims (10)

1.一种用于真空熔炼炉的坩埚篮，其特征在于：包括坩埚篮套和成型坩埚，成型坩埚位于坩埚篮套的内侧，成型坩埚底部和侧面与坩埚篮套之间填充有耐火材料，在耐火材料、成型坩埚和坩埚篮套之间具有用于封严的炉领料。

2.根据权利要求1所述的用于真空熔炼炉的坩埚篮，其特征在于：坩埚篮套采用石棉布和不锈钢丝网利用配置粘接剂粘结而成。

3.根据权利要求2所述的用于真空熔炼炉的坩埚篮，其特征在于：石棉布为2～4层。

4.根据权利要求2所述的用于真空熔炼炉的坩埚篮，其特征在于：所述配置粘接剂为水玻璃溶液、煤矸石粉和刚玉粉混合而成。

5.根据权利要求4所述的用于真空熔炼炉的坩埚篮，其特征在于：所述配置粘接剂中水玻璃溶液、煤矸石粉和刚玉粉按重量比为50～70∶3～6∶0.5～2。

6.根据权利要求1或4所述的用于真空熔炼炉的坩埚篮，其特征在于：所述配置粘接剂中水玻璃溶液、煤矸石粉和刚玉粉按重量比为55～65∶4～5∶1～1.5。

7.根据权利要求1所述的用于真空熔炼炉的坩埚篮，其特征在于：所述炉领料为耐火泥和水玻璃溶液混合而成，且耐火泥、水玻璃溶液的重量比为2～4∶1。

8.根据权利要求1所述的用于真空熔炼炉的坩埚篮，其特征在于：耐火材料为电熔镁砂。

9.根据权利要求8所述的用于真空熔炼炉的坩埚篮，其特征在于：成型坩埚的耐火材料厚度为20～40mm。

10.一种制作根据权利要求1所述的用于真空熔炼炉的坩埚篮的方法，包括以下步骤：

1)配置粘接剂；

2)制作坩埚篮套；

3)制作坩埚篮；

4)烘烤坩埚篮。

烘烤分为3个阶段，分别为，

第一阶段：加热功率为8-12Kw，烘烤时间为20-25分钟；

第二阶段：加热功率为18-22Kw，烘烤时间为25-30分钟；

第三阶段：加热功率为25-28Kw，烘烤时间为25-35分钟。

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