CN103938000A - 一种稀土冶炼用复合坩埚及其生产方法 - Google Patents

一种稀土冶炼用复合坩埚及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种稀土冶炼用复合坩埚，所述复合坩埚是由内层耐火材料和外层耐火材料复合而成，所述外层耐火材料包含45%～55%白刚玉、25%～40%莫来石和15%～20%的促烧剂，所述白刚玉中颗粒与细粉的配比为2～3:1，所述莫来石全部为颗粒；所述内层耐火材料包含45%～55%的板状刚玉、25%～45%的莫来石和15%～20%的促烧剂，所述板状刚玉中颗粒与细粉的配比为3～4:1，所述莫来石中颗粒与细粉的配比为2～3:1，本发明还提供该稀土冶炼用复合坩埚的生产方法，本发明将内外两层不同性能的耐火材料复合在一起，内层采用高强度、耐腐蚀高的板状刚玉-莫来石作为骨料，外层采用强度相对比较低的白刚玉-莫来石作为骨料，这样在保证坩埚强度的同时降低了坩埚的制造成本，具有很高的实用性。

Description

一种稀土冶炼用复合坩埚及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种坩埚，特别是涉及一种稀土冶炼用复合坩埚及其生产方法。
背景技术
由于稀土金属具有熔点高等本质特性，所以要想熔炼这些高熔点的稀土金属所用的器皿熔点至少应该高于所述熔炼稀土金属的熔点，目前，熔炼稀土金属采用的器皿为坩埚，坩埚一般由同一种耐火材料浇注而成，形状一般是上下壁厚一致的圆桶状，在熔炼过程中由于坩埚下部的稀土首先熔化，而上部的稀土最后熔化，因此坩埚下部受热时间和受溶液侵蚀的时间都比较长，坩埚下部受侵蚀的程度就比较大，从而使坩埚下部的寿命低于上部，这样就降低了整个坩埚的使用寿命，现有技术中使用高强度耐火材料保证了坩埚底部受腐蚀强度，但这样就增加了坩埚的制造成本。
发明内容
本发明提供一种使用寿命长、成本低的稀土冶炼用复合坩埚，解决了现有技术中坩埚底部容易被腐蚀的问题同时，本发明还提供该稀土冶炼用复合坩埚的生产方法。
本发明提出的一种稀土冶炼用复合坩埚，所述复合坩埚是由内层耐火材料和外层耐火材料复合而成；
所述外层耐火材料包含45%～55%白刚玉、25%～40%莫来石和15%～20%的促烧剂，所述白刚玉中颗粒与细粉的配比为2～3:1，所述莫来石全部为颗粒；
所述内层耐火材料包含45%～55%的板状刚玉、25%～45%的莫来石和15%～20%的促烧剂，所述板状刚玉中颗粒与细粉的配比为3～4:1，所述莫来石中颗粒与细粉的配比为2～3:1。
作为优选，所述内层耐火材料设置在所述复合坩埚内侧的底部及下周围，所述外层耐火材料设置在所述内层耐火材料的外部及所述复合坩埚的上部。
本发明还提出的一种稀土冶炼用复合坩埚的生产方法，包括如下步骤：
a)浆料制备
首先将内层耐火材料中所述的板状刚玉细粉、莫来石细粉和促烧剂混合均匀，然后再将混料与板状刚玉颗粒、莫来石颗粒在搅拌机中混合均匀，以备后用；
同时，将外层耐火材料中所述的白刚玉细粉和促烧剂混合均匀，然后再将混料与白刚玉颗粒、莫来石颗粒在搅拌机中混合均匀，以备后用；
b)振动成型
将步骤a)制得的浆料注入模具中振动成型，成型后自然晾干5～7天，晾干后将坯体从模具中取出，然后做表面光滑处理成毛坯；
c)晾干
将毛坯经10～15天自然晾干；
d)烧成
将晾干的毛坯装入高温窑炉中，经1500～1600℃烧结30小时以上，保温6～10小时得到所述复合坩埚。
 作为优选，步骤b）中所述的振动成型，是首先将混合好的外层耐火材料浆料注入坩埚模具中，注入时放在振动台上振动成型，待外层耐火材料浇注一定高度后，分内外两层同时分别注入内层耐火材料浆料和外层耐火材料浆料，在振动的同时缓慢的抽掉内层耐火材料和外层耐火材料浆料之间的内膜。
本发明具有以下优异的性能和特点：
1）内层耐火材料采用板状刚玉-莫来石作为骨料和主要原料，由于板状刚玉具有高耐火度、高耐腐性和高耐冲刷性，并且在高温处理后具有良好的热震稳定性和抗弯强度，从而大大提高了坩埚的强度和使用寿命。
2）本发明将内外两层不同性能的耐火材料复合在一起，内层采用高强度、耐腐蚀高的板状刚玉-莫来石作为骨料，外层采用强度相对比较低的白刚玉-莫来石作为骨料，这样在保证坩埚强度的同时降低了坩埚的制造成本，具有很高的实用性。
附图说明
图1为本发明复合坩埚的局部剖结构示意图；
1-  外层耐火材料，2-内层耐火材料。
具体实施方式
参见图1，本发明提出的一种稀土冶炼用复合坩埚，所述复合坩埚是由内层耐火材2和外层耐火材料1复合而成；外层耐火材料1包含45%～55%白刚玉、25%～40%莫来石和15%～20%的促烧剂，所述白刚玉中颗粒与细粉的配比为2～3:1，所述莫来石全部为颗粒；内层耐火材料2包含采用45%～55%的板状刚玉、25%～45%的莫来石和15%～20%的促烧剂，板状刚玉中颗粒与细粉的配比为3～4:1，所述莫来石中颗粒与细粉的配比为2～3:1。内层耐火材料2设置在复合坩埚内侧的底部及下周围，外层耐火材料1设置在内层耐火材料2的外部及复合坩埚的上部。
实施例1：内层耐火材料组分的质量百分比为：45%的板状刚玉（其中板状刚玉颗粒与细粉的配比为3:1），40%的莫来石（其中莫来石颗粒与细粉的配比为2:1），15%的促烧剂。外层耐火材料组分的质量百分比为：45%的白刚玉（其中板状刚玉颗粒与细粉的配比为2:1），40%的莫来石颗粒，15%的促烧剂。
稀土冶炼用复合坩埚的生产方法，具体包括如下步骤：
a)浆料制备
首先将内层耐火材料中所述的板状刚玉细粉、莫来石细粉和促烧剂混合均匀，然后再将混料与板状刚玉颗粒、莫来石颗粒在搅拌机中混合均匀，以备后用；
同时，将外层耐火材料中所述的白刚玉细粉和促烧剂混合均匀，然后再将混料与白刚玉颗粒、莫来石颗粒在搅拌机中混合均匀，以备后用；
b)振动成型
将步骤a)制得的浆料注入模具中振动成型，振动成型是首先将混合好的外层耐火材料浆料注入坩埚模具中，注入时放在振动台上振动成型，待外层耐火材料浇注一定高度后，分内外两层同时分别注入内层耐火材料浆料和外层耐火材料浆料，在振动的同时缓慢的抽掉内层耐火材料和外层耐火材料浆料之间的内膜。成型后自然晾干5～7天，晾干后将坯体从模具中取出，然后做表面光滑处理成毛坯；
c)晾干
将毛坯经10～15天自然晾干；
d)烧成
将晾干的毛坯装入高温窑炉中，经1500～1600℃烧结30小时以上，保温6～10小时得到所述复合坩埚。
实施例2：内层耐火材料组分的质量百分比为：50%的板状刚玉（其中板状刚玉颗粒与细粉的配比为3.5:1），33%的莫来石（其中莫来石颗粒与细粉的配比为2.5:1），17%的促烧剂。外层耐火材料组分的质量百分比为：50%的白刚玉（其中板状刚玉颗粒与细粉的配比为2.5:1），32%的莫来石颗粒，18%的促烧剂。生产方法与实施例1相同。
实施例3：内层耐火材料组分的质量百分比为：55%的板状刚玉（其中板状刚玉颗粒与细粉的配比为4:1），25%的莫来石（其中莫来石颗粒与细粉的配比为3:1），20%的促烧剂。外层耐火材料组分的质量百分比为：55%的白刚玉（其中板状刚玉颗粒与细粉的配比为3:1），25%的莫来石颗粒，20%的促烧剂。生产方法与实施例1相同。 

Claims (4)

1.一种稀土冶炼用复合坩埚，其特征在于：所述复合坩埚是由内层耐火材料和外层耐火材料复合而成；
所述外层耐火材料包含45%～55%白刚玉、25%～40%莫来石和15%～20%的促烧剂，所述白刚玉中颗粒与细粉的配比为2～3:1，所述莫来石全部为颗粒；
所述内层耐火材料包含45%～55%的板状刚玉、25%～45%的莫来石和15%～20%的促烧剂，所述板状刚玉中颗粒与细粉的配比为3～4:1，所述莫来石中颗粒与细粉的配比为2～3:1。
2.根据权利要求1所述的一种稀土冶炼用复合坩埚，其特征在于：所述内层耐火材料设置在所述复合坩埚内侧的底部及下周围，所述外层耐火材料设置在所述内层耐火材料的外部及所述复合坩埚的上部。
3.根据权利要求1或2所述的一种稀土冶炼用复合坩埚的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)浆料制备
首先将内层耐火材料中所述的板状刚玉细粉、莫来石细粉和促烧剂混合均匀，然后再将混料与板状刚玉颗粒、莫来石颗粒在搅拌机中混合均匀，以备后用；
同时，将外层耐火材料中所述的白刚玉细粉和促烧剂混合均匀，然后再将混料与白刚玉颗粒、莫来石颗粒在搅拌机中混合均匀，以备后用；
b)振动成型
将步骤a)制得的浆料注入模具中振动成型，成型后自然晾干5～7天，晾干后将坯体从模具中取出，然后做表面光滑处理成毛坯；
c)晾干
将毛坯经10～15天自然晾干；
d)烧成
将晾干的毛坯装入高温窑炉中，经1500～1600℃烧结30小时以上，保温6～10小时即得到所述复合坩埚。
4.根据权利要求3所述的一种稀土冶炼用复合坩埚的生产方法，其特征在于：步骤b）中所述的振动成型，是首先将混合好的外层耐火材料浆料注入坩埚模具中，注入时放在振动台上振动成型，待外层耐火材料浇注一定高度后，分内外两层同时分别注入内层耐火材料浆料和外层耐火材料浆料，在振动的同时缓慢的抽掉内层耐火材料和外层耐火材料浆料之间的内膜。
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