CN104802283A - 石墨坩埚一次性成型设备及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石墨坩埚一次性成型设备，包括机架、上液压缸、上模、内模、中模、下模、模芯，其特征在于，所述中模、内模、模芯均设有加热层，所述加热层内设有加热装置，所述下模的中心设有一通孔，所述模芯位于下模中心的通孔内，所述模芯的加热层上设有喷射孔，所述模芯内部设有气压式喷釉装置，所述模芯底部设有升降油缸。本发明在同一设备内能迅速完成静压成型、低温预烧、气压喷釉、高温烧制和自动脱模等多道工序，大幅缩短了生产周期，降低了生产成本。

Description

石墨坩埚一次性成型设备及其工艺

技术领域

本发明涉及石墨坩埚领域，特别涉及一种石墨坩埚一次性成型设备及其制作工艺。

背景技术

石墨坩埚具有良好的热导性和耐高温性，在高温使用过程中，热膨胀系数小，对急热、急冷具有一定抗应变性能。对酸，碱性溶液的抗腐蚀性较强，具有优良的化学稳定性。因此，石墨坩埚在冶金、铸造、机械、化工等工业部门，被广泛用于合金工具钢的冶炼和有色金属及其合金的熔炼。

目前国内石墨坩埚生产工艺有两种：塑性成型生产工艺和压制成型生产工艺。以粘土为粘结剂的塑性成型工艺生产周期长，劳动强度大，工效低，用煤烧成，污染大，但因投资少，国内多采用此工艺；而静压设备压制成型工艺若用清洁能源天然气烧结，极大地减少了污染问题，而且制作效率高。

但是，大中型石墨坩埚由于体积大、质量重，在压制成型工艺后，还需要送到喷釉车间和烧结车间进行喷釉和烧结。这种压制成型、喷釉、焙烧的生产工艺，工序多，生产周期长、效率低、劳动强度大、投资大、场地占用大，而且运送过程中还需要采用吊车、叉车进行吊运和转运，还需配备相应的操作工，且操作过程不安全因素多，极易发生安全事故。

如何在用一台设备在一个工位实现压制成型、喷釉、焙烧，缩短生产周期、降低生产成本、减少中间运输、提高安全性正是本发明要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种效率高、成本低、不需转运、生产速度快、安全节能的石墨坩埚一次性成型设备及其工艺，实现了一台设备在一个工位实现压制成型、喷釉、焙烧。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

石墨坩埚一次性成型设备，包括机架、上液压缸、上模、内模、中模、下模、模芯，所述机架上部安装有上模和上液压缸，所述内模位于上模内部并与穿过上模的上液压缸相连，所述上模下方设有中模，所述中模与上模采用卡口式连接，所述中模的下方设有下模，其特征在于：所述中模、内模、模芯均设有加热层，所述加热层内设有加热装置，所述下模的中心设有一个与模芯大小相适应的通孔，所述模芯位于下模中心的通孔内，所述下模在通孔处设有圆形凹槽，所述模芯底部设有底座，所述底座上设有与圆形凹槽相配的圆形凸台，所述圆形凸台上设有密封圈，所述模芯的加热层上设有喷射孔，所述模芯内部为空心结构，所述模芯内设有气压式喷釉装置，所述气压式喷釉装置包括喷管、喷釉瓶、活塞、进气管、出气管、进釉管及电子阀，所述喷釉瓶内设有活塞，所述喷釉瓶上部设有进釉管和喷管，所述喷管与模芯上的喷射孔相连，所述喷釉瓶下部设有进气管、出气管，所述模芯底部设有升降油缸。

进一步的，所述加热层为透明玻璃层，所述透明玻璃层内均布有加热装置，所述加热装置为红外加热器。

采用上述设备制作石墨坩埚的工艺如下：

第一步，静压成型：将用来制作石墨坩埚的原料装填在中模与模芯之间，启动上液压缸，带动内模向下运动，对原料进行静压成型；

第二步，低温预烧：启动中模、内模、模芯上加热层内的加热装置，对静压成型后的石墨坩埚进行内外低温预烧，烧制温度控制在600-800℃；

第三步，气压喷釉：启动模芯内的气压式喷釉装置，对石墨坩埚进行均匀喷釉；

第四步，高温烧制：再次启动中模、内模、模芯上的加热装置，对喷釉后的石墨坩埚进行高温烧制，烧制温度控制在1600-1900℃；

第五步，自动脱模：高温烧制完成后，启动模芯底部的升降油缸，使升降油缸下降，带动模芯及模芯上已高温烧制成型的石墨坩埚向下运动，使石墨坩埚自动脱模。

本发明具有以下有益效果：

本发明采用与现有设备完全不同的结构和工艺，在同一设备同一工位能迅速完成静压成型、低温预烧、气压喷釉、高温烧制和自动脱模等多道工序，大幅缩短了生产周期，使石墨坩埚的生产速度提高到原来的10倍以上，提高了生产效率，降低了生产成本，节省了厂房及设备投资，减少了中间运输，避免了大型石墨坩埚吊动或叉运的不安全性，而且本发明全部采用自动控制，静压、烧制及脱模顺序进行，生产速度快，自动化程度高，安全经济又节能。而且，本发明采用了低温预烧和气压自动喷釉工艺，低温预烧有利于釉层在石墨坩埚内的附着及渗透，使釉层与石墨坩埚结合更加牢固，可有效提高石墨坩埚的使用寿命，其质量远高于现有设备制作的石墨坩埚。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图中：1—机架，  2—升降油缸，  3—下模，  4—进气管，  5—底座，  6—中模，  7—加热层，  8—内模，  9—上模，   10—上液压缸，  11—加热装置，  12—模芯，  13—喷射孔，  14—喷管，  15—喷釉瓶，   16—活塞，   17—密封圈，   18—进釉管，  19—出气管。

具体实施方式

下面参照附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种石墨坩埚一次性成型设备，包括机架1、上液压缸10、上模9、内模8、中模6、下模3、模芯12。

机架1采用型钢焊接而成，在机架1上部安装有上模9和上液压缸10，所述上液压缸10穿过上模9与内模8相连。所述内模8位于上模9内部，并可沿上模9的内壁上下运动。所述上模9下方设有中模6，所述中模6与上模9采用卡口式连接，所述中模6的下方设有下模3。

中模6和内模8在靠近模芯12一侧均设有加热层7，所述加热层7为透明玻璃层，所述透明玻璃采用高强度耐热玻璃材料，透明玻璃层内均布有加热装置11，所述加热装置11可以采用红外加热器、微波加热器、电磁加热感应线圈或其他加热器，用来对静压成型后的石墨坩埚进行低温预烧和高温烧制。下模3的中心设有一个与模芯12大小相适应的通孔，所述模芯12位于下模3中心的通孔内。下模3在通孔处设有圆形凹槽，所述模芯12底部设有底座5，底座5上设有与圆形凹槽相配的圆形凸台，所述圆形凸台上设有密封圈17，使下模3与模芯12之间密封连接。

模芯12上也设有加热层7，所述加热层7内设有加热装置11和喷射孔13。模芯12内部为空心结构，所述模芯12内设有气压式喷釉装置，所述气压式喷釉装置包括喷管14、喷釉瓶15、活塞16、进气管4、出气管19、进釉管18及电子阀，所述喷釉瓶15内设有活塞16，所述喷釉瓶15上部设有进釉管18和喷管14，所述喷管14与模芯12上的喷射孔13相连，所述喷釉瓶15下部设有进气管4、出气管19。模芯12底部设有升降油缸2，用来带动模芯12上下运动，使石墨坩埚自动脱模，便于高温烧制成型的石墨坩埚取出，以及模芯12的回位。

采用上述设备制作石墨坩埚的工艺，包括以下步骤：

第一步，静压成型：将用来制作石墨坩埚的原料装填在中模6与模芯12之间，启动上液压缸10，带动内模8向下运动，对原料进行静压成型。

第二步，低温预烧：启动中模6、内模8、模芯12上加热层7内的加热装置11，对静压成型后的石墨坩埚进行内外低温预烧，烧制温度控制在600-800℃，烧制时间为15-30min。

第三步，气压喷釉：启动模芯12内的气压式喷釉装置，对石墨坩埚进行均匀喷釉。

第四步，高温烧制：再次启动中模6、内模8、模芯12上的加热装置11，对喷釉后的石墨坩埚进行高温烧制，烧制温度控制在1600-1900℃，烧制时间为60-240min。

第五步，自动脱模：高温烧制完成后，启动模芯12底部的升降油缸2，使升降油缸2下降，带动模芯12及模芯12上已高温烧制成型的石墨坩埚向下运动，使石墨坩埚自动脱模。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员根据本发明的技术方案作出的各种变型和改进，例如在上模9或中模6上设置抽真空装置，这些均应包括在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.石墨坩埚一次性成型设备，包括机架、上液压缸、上模、内模、中模、下模、模芯，所述机架上部安装有上模和上液压缸，所述内模位于上模内部并与穿过上模的上液压缸相连，所述上模下方设有中模，所述中模与上模采用卡口式连接，所述中模的下方设有下模，其特征在于：所述中模、内模、模芯均设有加热层，所述加热层内设有加热装置，所述下模的中心设有一个与模芯大小相适应的通孔，所述模芯位于下模中心的通孔内，所述下模在通孔处设有圆形凹槽，所述模芯底部设有底座，所述底座上设有与圆形凹槽相配的圆形凸台，所述圆形凸台上设有密封圈，所述模芯的加热层上设有喷射孔，所述模芯内部为空心结构，所述模芯内设有气压式喷釉装置，所述气压式喷釉装置包括喷管、喷釉瓶、活塞、进气管、出气管、进釉管及电子阀，所述喷釉瓶内设有活塞，所述喷釉瓶上部设有进釉管和喷管，所述喷管与模芯上的喷射孔相连，所述喷釉瓶下部设有进气管、出气管，所述模芯底部设有升降油缸。

2.根据权利要求1所述的石墨坩埚一次性成型设备，其特征在于：所述加热层为透明玻璃层，所述透明玻璃层内均布有加热装置，所述加热装置为红外加热器。

3.采用权利要求1所述的石墨坩埚一次性成型设备来制作石墨坩埚的工艺，其特征在于，它包括以下步骤：

第一步，静压成型：将用来制作石墨坩埚的原料装填在中模与模芯之间，启动上液压缸，带动内模向下运动，对原料进行静压成型；

第二步，低温预烧：启动中模、内模、模芯上加热层内的加热装置，对静压成型后的石墨坩埚进行内外低温预烧，烧制温度控制在600-800℃；

第三步，气压喷釉：启动模芯内的气压式喷釉装置，对石墨坩埚进行均匀喷釉；

第四步，高温烧制：再次启动中模、内模、模芯上的加热装置，对喷釉后的石墨坩埚进行高温烧制，烧制温度控制在1600-1900℃；

第五步，自动脱模：高温烧制完成后，启动模芯底部的升降油缸，使升降油缸下降，带动模芯及模芯上已高温烧制成型的石墨坩埚向下运动，使石墨坩埚自动脱模。