CN103575103B - 用于感应炉生产矿渣棉、岩棉、微晶玻璃、铸石类产品的坩埚 - Google Patents

用于感应炉生产矿渣棉、岩棉、微晶玻璃、铸石类产品的坩埚 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于感应炉生产矿渣棉、岩棉、微晶玻璃、铸石类产品的坩埚，为石墨坩埚，安装在感应炉炉膛的最内侧，作为熔池的耐火工作面；石墨坩埚与感应炉线圈、炉底预制的耐火填充料之间采用高耐火度、高抗渣性的复合捣打料填充并捣实。本发明具有以下优点：可大幅提高感应炉的功率密度和电热效率，减少电磁场的泄露和浪费；发热更快、更均匀，有益于提高生产效率和熔体质量；耐火性能更高、抗渗、抗酸、抗碱性能更好，可减少对熔体的污染；机械密封再加上氮气、惰性气体和可燃气体三重保护，确保坩埚、塞棒不烧损，正常使用的情况下，炉衬寿命超过1年；沙封可确保炉盖旋转时炉膛保持密封，可适应熔体机械搅拌的需要。

Description

用于感应炉生产矿渣棉、岩棉、微晶玻璃、铸石类产品的坩埚
技术领域
本发明属于无机材料生产工艺的技术领域。具体地说，本发明涉及用于感应炉生产矿渣棉、岩棉、微晶玻璃、铸石类产品的坩埚。
背景技术
目前，国内矿渣棉、岩棉生产过程中，大部分厂家使用冲天炉作为熔化设备，将玄武岩、矿渣、白云石等在冲天炉内用焦炭熔化后供给成纤设备制成纤维。熔化矿石等原料会造成大量的能源消耗和较严重的环境污染。
冲天炉靠入炉料量控制成份，反应周期长；熔体温度和供给量的控制，靠焦炭配比和风口进行调节，温度和供给量存在直接联系，升温时降低供给量或降温时提高供给量均无法实现，控制不便。纤维成型设备生产短时间中断时炉内熔体必须通过溜槽流到事故坑，不能停炉，否则凉炉后重新开炉原、燃料和时间浪费极大。使用冲天炉制备熔体，对环境污染大，能耗高，属于国家淘汰工艺。
有的企业是从高炉取得热熔渣，用电弧炉（电弧电阻炉）给热熔渣升温，并进行小幅成份调整后供给成纤设备，生产出矿渣棉。电弧电阻炉可直接利用热熔渣，使用高精度的液压、电器系统控制熔炉定速倾翻来控制熔体流量。但此类设备热效率偏低，且大电流、短网阻抗造成电损大，电效率、功率因数较低，能源损耗大。同时由于高温电弧烧损电极，导致电极消耗大、残渣污染熔体。且电弧会促使C、SiO2、CaO、MgO等物质之间发生反应，生成硅酸盐、碳化物等物质，部分混入渣液，部分在炉底沉积，污染熔体，成份和温度均匀性差；影响渣液品质和炉况。设备维护量大，冷炉或熔体结壳时启动必须添加导电的物质，使渣液品质改变。起弧、断弧时对电网的冲击较大。
由于以上缺陷，电弧电阻炉加热热熔渣的工艺在国内未能推广应用。
有一些企业用类似玻璃窑的燃气池炉加热热熔渣的方法，生产低酸度系数的矿渣棉，用活动挡板来控制熔体流量。但是，该方法受限于池炉的升温和调质能力，只能生产品质最差的矿渣棉，不适合用于酸度系数1.2以上的矿棉、岩棉生产。燃气池炉炉内成份必须连续调整，生产不同成份要求的产品时调整时间长、效率低，浪费大，且熔体升温很难超过1500℃，炉内熔体无法搅拌，成份均匀性差。
微晶玻璃、铸石生产中一般用冲天炉熔化矿石，再把熔体转移到燃气池炉中进行保温，加入晶核剂并通过熔体自然流动使其成份均匀，再进行浇铸成型。此工艺熔体流量控制与燃气池炉生产矿渣棉类似。炉内成份必须连续调整，生产不同成份要求的产品时调整时间长、效率低，浪费大。且熔体升温很难超过1450℃，炉内熔体无法搅拌，成份均匀性差。熔化矿石等原料同样会造成大量的能源消耗和较严重的环境污染。
发明内容
本发明提供用于感应炉生产矿渣棉、岩棉、微晶玻璃、铸石类产品的坩埚，其目的是为该生产工艺提供适用的工艺装备，提高电热效率、提高其寿命。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的用于感应炉生产矿渣棉、岩棉、微晶玻璃、铸石类产品的坩埚，所述的坩埚为石墨坩埚，安装在所述感应炉炉膛的最内侧，作为熔池的耐火工作面；所述石墨坩埚与感应炉线圈、炉底预制的耐火填充料之间采用高耐火度、高抗渣性的复合捣打料填充并捣实。
所述的石墨坩埚用石墨砖砌成，在所述石墨砖缝中填充可烧结的粘结剂。
所述的石墨坩埚的底部设有与水口配合的锥孔，用来安装水口。
所述的石墨坩埚的上方用炉盖盖住，所述炉盖的边缘用沙封密封，以确保炉盖旋转时炉膛密封。
所述的感应炉设有塞棒，所述的塞棒穿过所述的炉盖，其下端通过锥体与所述的水口的锥孔配合。
所述的炉盖与塞棒接缝处安装有密封环；在密封环上设有氮气或惰性气体喷吹装置。使用氮气或惰性气体喷吹的方式，防止塞棒氧化和炉内、外气体交换。
所述的炉盖上设有加料口，所述的加料口处安装有可燃气体喷嘴。向炉内加入可燃气体，以提高炉温和防止石墨坩埚、塞棒烧损。
本发明采用上述技术方案，其石墨坩埚相对其它发热体而言，具有以下优点：
1、体积更大、重量更高，可大幅提高感应炉的功率密度和电热效率，减少电磁场的泄露和浪费；
2、发热更快、更均匀，有益于提高生产效率和熔体质量；
3、耐火性能更高、抗渗、抗酸、抗碱性能更好，可减少对熔体的污染；
4、机械密封再加上氮气、惰性气体和可燃气体三重保护，确保坩埚、塞棒不烧损，正常使用的情况下，炉衬寿命超过1年；
5、沙封可确保炉盖旋转时炉膛保持密封，可适应熔体机械搅拌的需要。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中标记为：
1、塞棒，2、密封环，3、炉盖，4、沙封，5、感应炉线圈，6、复合捣打料，7、石墨坩埚，8、水口，9、耐火填充料。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1所示的本发明结构，为一种用于感应炉生产矿渣棉、岩棉、微晶玻璃、铸石类产品的坩埚。为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现发明的目的，本发明采取的技术方案为：
如图1所示熔池耐火工作面及其保护装置的结构，本发明的用于感应炉生产矿渣棉、岩棉、微晶玻璃、铸石类产品的坩埚，所述的坩埚为石墨坩埚7，安装在所述感应炉炉膛的最内侧，作为熔池的耐火工作面；所述石墨坩埚7与感应炉线圈5、炉底预制的耐火填充料9之间采用高耐火度、高抗渣性的复合捣打料6填充并捣实。
本发明使用高功率密度电极材料，加工成一定尺寸和形状的石墨砖，并组装成坩埚，作为感应炉内的发热体和熔池耐火工作面，并采用炉膛密封，结合氮气、惰性气体和可燃气体双重保护的方法，保持炉内的石墨材料不被烧损，从而提高感应炉坩埚炉衬的电热效率、提高其寿命。
坩埚作为熔池耐火工作面的同时，在电磁场中感应发热，同时兼有发热体的功能。
所述的石墨坩埚7用石墨砖砌成，在所述石墨砖缝中填充可烧结的粘结剂。高温烧结后，石墨砖砖缝间的粘结剂受热固化，使得石墨砖互相结合，形成整体坩埚，以防止坩埚内的熔体渗漏。
坩埚组装时，砖缝使用沥青+石墨粉+导电剂作为粘结剂，确保高温下石墨砖与其烧结成整体，形成整体坩埚；足够的固体残留和导电性能确保砖缝不渗漏、不拉弧。
所述的石墨坩埚7的底部设有与水口8配合的锥孔，用以安装水口8。
所述的石墨坩埚7的上方用炉盖3盖住，所述炉盖3的边缘用沙封4密封，以确保炉盖3旋转时炉膛密封。
所述的感应炉设有塞棒1，所述的塞棒1穿过所述的炉盖3，其下端通过锥体与所述的水口8的锥孔配合。
所述的炉盖3与塞棒1接缝处安装有密封环2；在密封环2上设有氮气或惰性气体喷吹装置。使用氮气或惰性气体喷吹的方式，防止塞棒1氧化和炉内、外气体交换。
机械密封+氮气、惰性气体和可燃气体三重保护，确保坩埚、塞棒不烧损。
坩埚上端与炉盖3间砌筑一定高度的复合碳砖或微孔刚玉砖，防止漏电。
所述的炉盖3上设有加料口，所述的加料口处安装有可燃气体喷嘴。向炉内加入可燃气体，以提高炉温和防止石墨坩埚7、塞棒1烧损。
坩埚外侧打结料使用耐火度超过1800℃的碳-碳化硅复合捣打料，防止烧熔，在坩埚损坏时可防止熔体渗漏，烧坏感应线圈。
感应炉线圈5与复合捣打料6、感应炉线圈5与耐火填充料9之间垫耐火保温板，减少炉壁散热损失，提高感应炉热效率。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.用于感应炉生产矿渣棉、岩棉、微晶玻璃、铸石类产品的坩埚，其特征在于：
所述的坩埚为石墨坩埚(7)，安装在所述感应炉炉膛的最内侧，作为熔池的耐火工作面；所述石墨坩埚(7)与感应炉线圈(5)、炉底预制的耐火填充料(9)之间采用高耐火度、高抗渣性的复合捣打料(6)填充并捣实；
所述的石墨坩埚(7)用石墨砖砌成，在所述石墨砖缝中填充可烧结的粘结剂；
使用高功率密度电极材料，加工成一定尺寸和形状的石墨砖，并组装成石墨坩埚(7)，作为感应炉内的发热体和熔池耐火工作面，并采用炉膛密封，结合氮气、惰性气体和可燃气体双重保护的方法，保持炉内的石墨材料不被烧损，从而提高感应炉坩埚炉衬的电热效率、提高其寿命；
石墨坩埚(7)组装时，砖缝使用沥青+石墨粉+导电剂作为粘结剂，确保高温下石墨砖与其烧结成整体，形成整体坩埚；
所述的石墨坩埚(7)的底部设有与水口(8)配合的锥孔，用来安装水口(8)；
所述的石墨坩埚(7)的上方用炉盖(3)盖住，所述炉盖(3)的边缘用沙封(4)密封；
石墨坩埚(7)上端与炉盖(3)间砌筑一定高度的复合碳砖或微孔刚玉砖，防止漏电；
所述的感应炉设有塞棒(1)，所述的塞棒(1)穿过所述的炉盖(3)，其下端通过锥体与所述的水口(8)的锥孔配合；
所述的炉盖(3)与塞棒(1)接缝处安装有密封环(2)；在密封环(2)上设有氮气或惰性气体喷吹装置；
所述的炉盖(3)上设有加料口，所述的加料口处安装有可燃气体喷嘴；
石墨坩埚(7)外侧打结料使用耐火度超过1800℃的碳-碳化硅复合捣打料，防止烧熔，在石墨坩埚(7)损坏时可防止熔体渗漏而烧坏感应线圈；
感应炉线圈(5)与复合捣打料(6)之间、感应炉线圈(5)与耐火填充料(9)之间垫耐火保温板，减少炉壁散热损失，提高感应炉热效率。
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