CN102788510B

CN102788510B - 真空感应熔炼炉的筑炉方法

Info

Publication number: CN102788510B
Application number: CN201210298933.4A
Authority: CN
Inventors: 任权兵; 郭庭辉; 李成德; 冯兰
Original assignee: Jiangxi Rare Earth and Rare Metals Tungsten Group Holding Co Ltd
Current assignee: JIANGXI JXTC HAOYUN HIGH-TECH CO.,LTD.
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2032-08-21
Also published as: CN103983113A; CN103983113B; CN102788510A

Abstract

一种真空感应熔炼炉的筑炉方法，步骤如下：将预先混合均匀好的打炉料分层放进感应线圈底部，每层捣实数遍，直至打结实后的打炉料的上层面与炉口的距离与坩埚高度一致；将坩埚吊入感应线圈内，放置在感应线圈的中心位置处，使坩埚外壁四周与感应线圈的距离相等，且坩埚开口处与炉嘴口对正；将打炉料分层均匀地填充在感应线圈与坩埚的间隙内，每层捣实数遍；当捣制后的打炉料离线圈口预定距离时，用湿打炉料填充，最后，在湿打炉料的上层表面设置一系列排气孔；用湿打炉料将炉嘴与坩埚口连接起来。本发明可以提高熔炼炉坩埚的使用寿命、降低材料成本、节约资源。

Description

真空感应熔炼炉的筑炉方法

技术领域

本发明涉及一种真空感应熔炼炉的筑炉方法，属于制备储氢合金的技术领域。

背景技术

目前，真空感应熔炼炉普遍存在单个坩埚使用寿命不高、有效资源浪费的现象。真空感应熔炼炉坩埚的使用寿命除与坩埚的自身材料有关外，与筑炉及烘炉的工艺方法也密切相关，筑炉对所使用的耐火材料的材质、耐火材料的放置位置及放置顺序要求高，烘炉时采用高功率加热，易缩短熔炼炉坩埚的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空感应熔炼炉的筑炉方法，其可以提高熔炼炉坩埚的使用寿命、降低材料成本、节约资源。

为此，本发明提供了一种真空感应熔炼炉的筑炉方法，其筑炉方法步骤如下：

(1)将预先混合均匀好的打炉料分层放进感应线圈底部，每层捣实数遍，直至打结实后的打炉料的上层面与炉口的距离与坩埚高度一致；

(2)将坩埚吊入感应线圈内，放置在感应线圈的中心位置处，使坩埚外壁四周与感应线圈的距离相等，且坩埚开口处与炉嘴口对正；

(3)将打炉料分层均匀地填充在感应线圈与坩埚的间隙内，每层捣实数遍；

(4)当捣制后的打炉料离线圈口预定距离时，用湿打炉料填充，最后，在湿打炉料的上层表面设置一系列排气孔；

(5)用湿打炉料将炉嘴与坩埚口连接起来。

优选地，所使用的打炉料为电熔镁砂；每层的厚度为70～80mm；至少捣实3遍；用平锤捣实；用工具扎排气孔；湿打炉料以打炉料与水玻璃按8∶1～9∶1的比例混合调制而成；所述预定距离为190～210mm；和/或，所述一系列排气孔为绕打炉料一圈每隔80～100mm设置一个排气孔，轴向深度140～150mm。

优选地，电熔镁砂的MgO的含量为95％以上；所述预定距离为200mm；湿打炉料以每100kg打炉料配12kg水玻璃的比例混合调制而成；和/或，绕打炉料的一圈每隔100mm设置一个排气孔，排气孔的深度为150mm。

优选地，绕打炉料的一圈设置的排气孔与相邻圈设置的排气孔之间的径向距离为100mm。

优选地，进一步地，先在坩埚底部加垫，然后将石墨芯悬置在坩埚中心；通过先小功率预热、中功率加热、再大功率加热，然后改小功率降温，以使打炉料与坩埚粘结牢固；通过抽真空验证炉内的真空压力；最后，熔炼炉内的压力恢复至常压状态，打开炉门和炉盖，取出石墨芯。

优选地，以30～50KW功率预热2～3小时，40～60KW功率加热3～4小时，50～70KW功率加热2~3小时，然后，将功率调至30～50KW进行降温，同时将熔炼炉合炉抽真空，降温1～1.5小时后，将功率调至零，0.5～1小时后，将熔炼炉内压力恢复至常压，开炉取出石墨芯。

优选地，以40kW功率预热2小时，50kW功率加热3小时，60kW功率加热2小时，然后，将功率调至40kW进行降温，同时，将熔炼炉合炉抽真空，降温1小时后，将功率调至零，0.5～1小时后，将熔炼炉内的压力恢复至常压，开炉取出石墨芯。

优选地，所述加垫为与坩埚材质相同的耐火材料；和/或，所述石墨芯为圆柱形实体，直径350～450mm，高120～140cm，所述石墨芯上有一横穿的小孔，所述小孔距离石墨芯的上端250～300mm。

优选地，所述加垫为废坩埚材料；所述小孔的孔径为25～35mm；和/或，所述石墨芯的直径400mm、高135cm。

优选地，所述石墨芯上有一横穿的小孔，孔径为30mm，孔距石墨芯的上端300mm。

根据本发明，可以提高熔炼炉坩埚的使用寿命10炉以上，节约了资源，降低了材料成本。

附图说明

图1为根据本发明的真空感应熔炼炉筑炉后的截面图。

图2为根据本发明的真空感应熔炼炉筑炉系统的结构图。

具体实施方式

在图1中，附图标记1表示打炉料，附图标记2表示感应线圈，附图标记3表示坩埚，附图标记4表示打炉料与水玻璃的混合物，附图标记5表示石墨芯，附图标记6表示炉体底部，附图标记D表示坩埚的高度，附图标记d表示湿打炉料填充的高度。

如图2所示，根据本发明的真空感应熔炼炉的筑炉系统100，用于制备储氢合金，其特征在于，所述筑炉系统包括：

打炉料注入装置10，其包括注入量控制器11、注入捣实器12、和注入总高度控制器13，该打炉料注入装置10是将预先混合均匀好的打炉料分层注入感应线圈2底部的装置，并且通过捣实器使每层捣实数遍，注入量控制器控制每层的厚度，而注入总高度控制器使得打结实后的打炉料的上层面与炉口的距离与坩埚3高度一致；

坩埚吊装与定位装置20，其坩埚吊入感应线圈2内，放置在感应线圈2的中心位置处，使坩埚外壁四周与感应线圈2的距离相等，且坩埚开口处与炉嘴口21对正；

打炉料填充装置30，其包括填充量控制器31、填充捣实器32、和填充总高度控制器33，该打炉料填充装置是将打炉料分层均匀地填充在感应线圈与坩埚的间隙内的装置，并且通过填充捣实器使每层捣实数遍，填充量控制器控制每层的厚度，而填充总高度控制器使得经捣制的打炉料离线圈口预定距离d；

湿打炉料填充装置40，其当捣制后的打炉料离线圈口预定距离时，用湿打炉料继续填充感应线圈与坩埚的间隙；

湿打炉料扎孔装置50，其在湿打炉料的上层表面上设置一系列的排气孔；

炉嘴与坩埚口密封装置60，其通过湿打炉料连接炉嘴与坩埚口。

在根据本发明的筑炉中，使用含95％以上MgO的电熔镁砂做为打炉料1；而在在根据本发明的烘炉中，使用直径400mm、高135cm的圆柱实体石墨芯5做为加热体，石墨芯5上有一横穿的小孔，孔径为30mm，孔距石墨芯5的上端300mm。

“横穿的小孔”做吊装用，目的是使石墨芯悬置在坩埚内，而石墨芯的尺寸是根据坩埚的尺寸而定，直径小于坩埚的直径，小孔距石墨芯下端的高度小于坩埚内壁的高度；小孔的尺寸依吊装工具而定，使吊装工具穿入即可。

在一个实施例中，筑炉方法的具体步骤如下：

(1)将预先混合均匀好的打炉料1放进感应线圈2的底部，每70～80mm厚即用平锤捣实，每次至少捣3遍，打结实后的打炉料1的上层面与炉口的距离要与坩埚3的高度D一致。

(2)将坩埚3吊入感应线圈2内，放置在感应线圈2的中心位置处，使坩埚3的外壁四周与感应线圈2的距离相等，且坩埚3的开口处需与炉嘴口对正。

(3)将打炉料1均匀填充在感应线圈2与坩埚3的间隙内，每次只能填充70～80mm厚，然后用平锤捣实，每次至少捣三遍。

(4)当捣制后的打炉料1离线圈口的距离d达到200mm时，需用湿打炉料4填充，湿打炉料4是以每100kg打炉料配12kg水玻璃的比例混合调制而成。

最后，绕湿打炉料4的一圈每隔100mm用工具扎一个排气孔，轴向深度150mm。

湿打炉料4填充后的上层面为孔的插入点，孔深度的方向为轴向，孔深度的选择并不要求扎透，孔的直径为2-3mm，扎孔的目的主要是为了让填充好的湿打炉料内部的封闭气泡尽可能消失，防止在烘炉过程中，加热造成打炉料内部气压过大而引起破裂。扎孔是一个有效的预防措施。

(5)在熔炼炉导流槽的侧面及底部涂抹水玻璃，把搅拌好的物料放入炉嘴不锈钢槽内，将炉嘴放平，炉嘴应对准浇口，使用搅拌好的物料将炉嘴与坩埚口连接起来。

简言之，将炉嘴放入熔炼炉上固定好的区域内，使炉嘴对准坩埚口，并用湿打炉料连接炉嘴与坩埚口。

坩埚用来容纳物料，而熔炼炉是执行加热、抽真空、充入气体等所有工艺操作的设备。熔炼物料时，这两者缺一不可，在“用熔炼炉熔炼物料”中，熔炼炉是包括坩埚在内的一个统称。

坩埚口是一个U型结构，炉嘴两边侧面是直角梯形结构，底部是一个弧形结构，而前后两端为大小不同的U型结构，其中尺寸较大的U型与坩埚口的U型相吻合而与坩埚口相连接。

在另外一个实施例中，捣制后的打炉料在离线圈口的距离d达到190～210mm时，用湿打炉料4填充，湿打炉料是将打炉料与水玻璃按8∶1～9∶1的比例混合调制而成。最后，绕打炉料一圈每隔80～100mm用工具扎一个排气孔，深度140～150mm。

优选地，所述的筑炉方法中使用的打炉料为电熔镁砂，主要成分为MgO，含量为95％以上。

在一个实施例中，烘炉方法的具体步骤如下：

(1)先在坩埚3的底部放几块废坩埚材料，然后，将石墨芯放置在坩埚到中心，石墨芯5不要与坩埚3的底部和坩埚壁直接接触。

坩埚底部放入废坩埚材料，也可以放入与坩埚材质相同的其他耐火材料，目的是进一步保证石墨芯不与坩埚底部直接接触，直接接触会在大功率加热时烫坏坩埚。

(2)以40kW功率预热2小时，50kW功率加热3小时，60kW功率加热2小时，然后，将功率调至40kW进行降温，同时，将熔炼炉合炉抽真空，降温1小时后，将功率调至零，0.5～1小时后，将熔炼炉内的压力恢复至常压，开炉取出石墨芯5。

“熔炼炉合炉”是指熔炼炉的炉盖、炉门等关闭，使熔炼炉炉体处于封闭的状态。

在另外一个实施例中，30～50kW功率预热2~3小时，40～60kW功率加热3～4小时，50～70kW功率加热2～3小时，然后，将功率调至30～50kW进行降温，同时，将熔炼炉合炉抽真空，降温1～1.5小时后，将功率调至零，0.5～1小时后，将熔炼炉内压力恢复至常压，开炉取出石墨芯。

优选地，所述烘炉方法中使用的石墨芯为圆柱实体，直径350～450mm，高120～140cm，石墨芯上有一横穿的小孔，孔径为25～35mm，孔距石墨芯上端250～300mm。

通过先小功率预热、中功率加热、再大功率加热，然后，小功率降温，前3步缓慢加功率、后1步降低功率是为了使打炉料与新坩埚在温度作用下粘结牢固。

抽真空是为了检查炉内的真空压力是否在正常范围。

最后，熔炼炉炉内压力恢复至常压状态，炉门、炉盖等才能打开取出石墨芯。至此，烘炉结束。

Claims

1.一种真空感应熔炼炉的筑炉方法，用于制备储氢合金，其特征在于，所述筑炉方法的实施步骤如下：

(1)将预先混合均匀好的打炉料分层地、每层的厚度为70～80mm地放进感应线圈底部，每层捣实数遍，直至打结实后的打炉料的上层面与炉口的距离与坩埚高度一致；

(3)将打炉料分层均匀地、每层的厚度为70～80mm地填充在感应线圈与坩埚的间隙内，每层捣实数遍；

(4)当捣实后的打炉料离线圈口距离190～210mm时，用湿打炉料填充，湿打炉料以打炉料与水玻璃按8:1～9:1的比例混合调制而成；最后，在湿打炉料的上层表面设置一系列排气孔；

(5)用湿打炉料将炉嘴与坩埚口连接起来。

2.如权利要求1所述的筑炉方法，其特征在于，所使用的打炉料为电熔镁砂；至少捣实3遍；用平锤捣实；用工具扎排气孔；和/或，所述一系列排气孔为绕打炉料一圈每隔80～100mm设置一个排气孔，轴向深度140～150mm。

3.如权利要求2所述的筑炉方法，其特征在于，电熔镁砂的MgO的含量为95％以上；当捣实后的打炉料离线圈口距离200mm时，用湿打炉料填充；湿打炉料以每100kg打炉料配12kg水玻璃的比例混合调制而成；和/或，绕打炉料的一圈每隔100mm设置一个排气孔，排气孔的深度为150mm。

4.如权利要求2或3所述的筑炉方法，其特征在于，绕打炉料的一圈设置的排气孔与相邻圈设置的排气孔之间的径向距离为100mm。

5.如权利要求1所述的筑炉方法，其特征在于，先在坩埚底部加垫，然后将石墨芯悬置在坩埚中心；通过先小功率预热、中功率加热、再大功率加热，然后改小功率降温，以使打炉料与坩埚粘结牢固；通过抽真空验证炉内的真空压力；最后，熔炼炉内的压力恢复至常压状态，打开炉门和炉盖，取出石墨芯。

6.如权利要求5所述的筑炉方法，其特征在于，以30～50KW功率预热2～3小时，40～60KW功率加热3～4小时，50～70KW功率加热2～3小时，然后，将功率调至30～50KW进行降温，同时将熔炼炉合炉抽真空，降温1～1.5小时后，将功率调至零，0.5～1小时后，将熔炼炉内压力恢复至常压，开炉取出石墨芯。

7.如权利要求5所述的筑炉方法，其特征在于，以40kW功率预热2小时，50kW功率加热3小时，60kW功率加热2小时，然后，将功率调至40kW进行降温，同时，将熔炼炉合炉抽真空，降温1小时后，将功率调至零，0.5～1小时后，将熔炼炉内的压力恢复至常压，开炉取出石墨芯。

8.如权利要求5所述的筑炉方法，其特征在于，所述加垫为与坩埚材质相同的耐火材料；和/或，所述石墨芯为圆柱形实体，直径350～450mm，高120～140cm，所述石墨芯上有一横穿的小孔，所述小孔距离石墨芯的上端250～300mm。

9.如权利要求8所述的筑炉方法，其特征在于，所述加垫为废坩埚材料；所述小孔的孔径为25～35mm；和/或，所述石墨芯的直径400mm、高135cm。

10.如权利要求8所述的筑炉方法，其特征在于，所述石墨芯上有一横穿的小孔，孔径为30mm，孔距石墨芯的上端300mm。