CN102951913A - 一种等静压成型的刚玉尖晶石坩埚及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主要用于航空、军工等精密铸造企业高、中频真空感应炉的刚玉尖晶石坩埚，其是由如下重量份数的原料制备而成：刚玉60～70份、尖晶石25～35份、活性氧化铝3～8份、塑化剂2～6份、结合剂2～5份，本发明还公开了该坩埚的一种制备方法；本发明具有耐高温、化学稳定性好，不污染钢液、耐急冷急热性好，热膨胀率小，不怕熔渣、熔液的侵蚀等优点。经试用，本发明制备的坩埚在高、中频真空感应炉中的平均使用寿命大大高于其他材质的坩埚，到达近200炉，改变了国内高品质坩埚需要从国外高价进口的现状，大幅度的降低了精密铸造企业的炉衬消耗成本。

Description

一种等静压成型的刚玉尖晶石坩埚及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种刚玉尖晶石坩埚，特别是一种利用等静压成型的刚玉尖晶石坩埚，本发明还涉及该刚玉尖晶石坩埚的制备方法。

背景技术

随着精铸行业的发展，生产高附加值的精密铸件必然成为精铸企业在优胜劣汰中立于不败之地的必然选择。真空感应炉因其熔化速度快、金属熔液温度高，可防止熔液二次氧化等优点而在高附加值精密铸件的生产中被使用。

坩埚是感应炉的重要组成部分，它是熔化和精炼钢液的关键部件。坩埚的质量好坏直接关系着产品的冶金质量和生产安全。在高温或真空条件下，坩埚、钢液、炉渣和气体之间会发生各种物理化学反应。反应的结果将导致坩埚材料被侵蚀、钢液被污染，因此，要求坩埚材料应具有良好的抗渣性、氧化还原的稳定性。同时，坩埚在使用过程中周期性地经受加热和冷却的作用，在坩埚内部随之产生膨胀和收缩。在长期这种热应力作用下，坩埚内会产生裂纹，甚至剥落，导致渗钢而破坏，因而要求坩埚材料具有良好热震稳定性。

坩埚的材质选择、成型方法对坩埚的使用寿命及钢液的熔炼纯净度有很大影响。同时，不同材质的耐火材料由于其物理化学性能不同，他们对冶炼条件的使用能力也不同。目前，国内感应炉使用的炉衬材料大概分为三种：酸性炉衬、碱性炉衬和中性炉衬。酸性炉衬主要以石英砂为代表，由于石英砂的耐火度不太高，使其在高温合金冶炼上受到限制；碱性炉衬以镁砂为代表，虽然镁砂耐侵蚀性较好，但镁砂炉衬在使用过程中易产生裂纹，其使用范围也收到了限制；中性炉衬的代表是莫来石和刚玉，虽然无上述两种材质的不足，但捣打料难以烧结，许多厂家也放弃不用。镁铝尖晶石的高温体积稳定性和抗热震稳定性都优于镁砂材料，抗热震性优于刚玉，抗侵蚀性和抗氧化还原性优于莫来石，用其制备的坩埚具有优异的高温使用性能，解决了国内航空、军工等精铸企业真空感应炉炉衬的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的是要提供一种耐高温、化学稳定性好、耐急冷急热性能好、热膨胀率小、抗熔渣、熔液侵蚀的刚玉尖晶石坩埚。

本发明的另一个目的是要提供一种上述刚玉尖晶石坩埚的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种等静压成型的刚玉尖晶石坩埚，其特征在于其是由如下重量份数的原料制备而成：刚玉60～70份、尖晶石25～35份、活性氧化铝3～8份、塑化剂2～6份、外加结合剂2～5份。

所述塑化剂为酚醛树脂粉、甲基纤维素、羧甲基纤维素、糊精中的一种或两者以上。

所述结合剂为硅溶胶、亚硫酸纸浆废液、水玻璃中的一种或两种以上。

上述等静压成型的刚玉尖晶石坩埚的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1、称量坩埚所需原料，将刚玉、尖晶石、活性氧化铝、塑化剂预混，预混后加入结合剂并混料均匀；

2、将混好的物料装入模具中，在等静压设备中压制成型；

3、成型后的坩埚坯体干燥至水份含量小于0.5%；

4、干燥后的坩埚坯体置于窑炉中烧结并保温，再冷却至室温出炉即可。

上述成型压力最好为80～160MPa。

上述烧结温度最好为1450～1550℃，保温时间为3小时以上。

本发明的有益效果是：本发明公开的坩埚采用等静压80～160MPa的高压成型，使用高纯刚玉、尖晶石等原料制备成型，并经1450～1550℃高温烧制而成，具有耐高温、化学稳定性好，不污染钢液、耐急冷急热性好，热膨胀率小，不怕熔渣、熔液的侵蚀等优点。经试用，本发明制备的坩埚在高、中频真空感应炉中的平均使用寿命大大高于其他材质的坩埚，到达近200炉，改变了国内高品质坩埚需要从国外高价进口的现状，大幅度的降低了精密铸造企业的炉衬消耗成本。

下面结合实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

实施例1

取刚玉60份、尖晶石35份、活性氧化铝8份、甲基纤维素6份、外加结合剂硅溶胶5份，先将刚玉、尖晶石、活性氧化铝、甲基纤维素预混，预混后加入结合剂硅溶胶并混料均匀；再将混好的物料装入模具中，将装有物料的模具放入等静压设备中在80MPa的压力下压制成型，成型后的坩埚坯体干燥至水份含量小于0.5%，干燥后的坩埚坯体置于炉温1450～1550℃窑炉中烧结并保温3小时以上，再冷却至室温出炉，即得到本发明的刚玉尖晶石坩埚。

实施例2

取刚玉65份、尖晶石30份、活性氧化铝5份、酚醛树脂粉5份、结合剂水玻璃4份，先将刚玉、尖晶石、活性氧化铝、酚醛树脂粉预混，预混后加入结合剂水玻璃并混料均匀；再将混好的物料装入模具中，将装有物料的模具放入等静压设备中在150MPa的压力下压制成型，成型后的坩埚坯体干燥至水份含量小于0.5%，干燥后的坩埚坯体置于炉温1450～1550℃窑炉中烧结并保温3小时以上，再冷却至室温出炉，即得到本发明的刚玉尖晶石坩埚。

实施例3

取刚玉70份、尖晶石25份、活性氧化铝3份、糊精2份、结合剂亚硫酸纸浆废液3份，先将刚玉、尖晶石、活性氧化铝、糊精预混，预混后加入结合剂亚硫酸纸浆废液并混料均匀；再将混好的物料装入模具中，将装有物料的模具放入等静压设备中在100MPa的压力下压制成型，成型后的坩埚坯体干燥至水份含量小于0.5%，干燥后的坩埚坯体置于炉温1450～1550℃窑炉中烧结并保温3小时以上，再冷却至室温出炉，即得到本发明的刚玉尖晶石坩埚。

实施例4

取刚玉70份、尖晶石30份、活性氧化铝5份、羧甲基纤维素4份、结合剂4份，先将刚玉、尖晶石、活性氧化铝、羧甲基纤维素预混，预混后加入结合剂并混料均匀；再将混好的物料装入模具中，将装有物料的模具放入等静压设备中在120MPa的压力下压制成型，成型后的坩埚坯体干燥至水份含量小于0.5%，干燥后的坩埚坯体置于炉温1450～1550℃窑炉中烧结并保温3小时以上，再冷却至室温出炉，即得到本发明的刚玉尖晶石坩埚。

实例5

取刚玉70份、尖晶石30份、活性氧化铝5份、甲基纤维素1份、羧甲基纤维素4份、硅溶胶1份、亚硫酸纸浆废液4份，先将刚玉、尖晶石、活性氧化铝、羧甲基纤维素预混，预混后加入结合剂并混料均匀；再将混好的物料装入模具中，将装有物料的模具放入等静压设备中在120MPa的压力下压制成型，成型后的坩埚坯体干燥至水份含量小于0.5%，干燥后的坩埚坯体置于炉温1450～1550℃窑炉中烧结并保温3小时以上，再冷却至室温出炉，即得到本发明的刚玉尖晶石坩埚。

实施例6

取实施例1制备的刚玉尖晶石坩埚，对其进行性能测试，结果如表1。

从表1可知，本发明公开的坩埚具有很高的使用温度，较高的体积密度，较低的气孔率，很好的热震稳定性，其高温使用性能优异，不污染钢液、、不怕熔渣、熔液的侵蚀等优点。经试用，本发明制备的坩埚在高、中频真空感应炉中的平均使用寿命大大高于其他材质的坩埚，到达近200炉，改变了国内高品质坩埚需要从国外高价进口的现状，大幅度的降低了精密铸造企业的炉衬消耗成本。

表1

Claims (6)

1.一种等静压成型的刚玉尖晶石坩埚，其特征在于其是由如下重量份数的原料制备而成：刚玉60～70份、尖晶石25～35份、活性氧化铝3～8份、塑化剂2～6份、外加结合剂2～5份。

2.根据权利要求1所述的一种等静压成型的刚玉尖晶石坩埚，其特征在于所述塑化剂为酚醛树脂粉、甲基纤维素、羧甲基纤维素、糊精中的一种或两种以上。

3.根据权利要求1所述的一种等静压成型的刚玉尖晶石坩埚，其特征在于所述结合剂为硅溶胶、亚硫酸纸浆废液、水玻璃中的一种或两种以上。

4.如权利要求1所述一种等静压成型的刚玉尖晶石坩埚的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1、称量坩埚所需原料，将刚玉、尖晶石、活性氧化铝、塑化剂预混，预混后加入结合剂并混料均匀；

2、将混好的物料装入模具中，在等静压设备中压制成型；

3、成型后的坩埚坯体干燥至水份含量小于0.5%；

4、干燥后的坩埚坯体置于窑炉中烧结并保温，再冷却至室温出炉即可。

5.根据权利要求4所述一种等静压成型的刚玉尖晶石坩埚的制备方法，其特征在于成型压力为80～160MPa。

6.根据权利要求4所述一种等静压成型的刚玉尖晶石坩埚的制备方法，其特征在于烧结温度为1450～1550℃，保温时间为3小时以上。