CN106342079B - 高温合金熔炼坩埚制备用炉体材料、涂料、炉领材料及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温合金熔炼坩埚制备过程，具体是，高温合金熔炼坩埚制备用炉体材料、涂料、炉领材料及方法。目的是为了简化坩埚制备工艺，提供新的制备材料和快速制备方法。具体是使用了水玻璃作为粘结剂的炉体材料、涂料、炉领材料以及制备方法。与现有技术相比，本发明的有益效果是：简化制备工艺，在对材料进行配比的时候，不需要进行水溶解，提高工作效率，配比时现场操作即可，无需专门的配比时间，同时去掉了配比过程中使用的器具，还提高配比过程中的安全性；按照本发明所述材料和方法制备的坩埚能够完全满足使用要求。

Description

高温合金熔炼坩埚制备用炉体材料、涂料、炉领材料及方法

技术领域

本发明涉及高温合金熔炼坩埚制备技术，特别是涉及一种高温合金熔炼用炉体材料、涂料、炉领材料及方法。

背景技术

坩埚是容盛熔融合金液的容器，目前在高温合金铸造中通常选用耐火度高、化学稳定性高、对合金污染小的电熔镁砂坩埚。现有资料介绍均为硼酸粘结剂方案，其中硼酸粘结剂需要进行水溶解，水解过程繁杂，材料制备过程至少需要1～2天，并且需要专用器具，硼酸还具有腐蚀性；需要探索简易的适于工厂生产使用的坩埚制备工艺。

发明内容

本发明的目的是为了简化坩埚制备工艺，提供新的制备材料和快速制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

高温合金熔炼坩埚制备的炉体材料，其中，包括如下组分：

电熔镁砂粒度比例为粒度大于2mm小于等于4mm占总配制量重量分数15％，粒度大于1mm小于等于1.5mm占总配制量重量分数占25％，粒度大于0.5小于等于1mm占总配制量重量分数30％，粒度≤0.5mm占总配制量重量分数25％，水玻璃占总配制量重量分数5％。

高温合金熔炼坩埚制备的涂料，其中，包括如下组分：用占总配制量重量分数45％的锆英粉和占总配制量重量分数45％的刚玉粉混合均匀，加入10％水玻璃粘结剂配成涂料。

高温合金熔炼坩埚制备的炉领材料，其中，包括如下组分：

炉体材料占总的配制后重量的重量分数85％，新添加的粒度≤0.5mm的电熔镁砂占总的配制后重量的重量分数10％，水玻璃占总的配制后重量的重量分数5％。

高温合金熔炼坩埚制备方法，其中，包括如下步骤：

步骤1、材料装备和设备准备；

准备如上所述的高温合金熔炼坩埚制备过程中的炉体材料、涂料、炉领材料，以及制备用的真空熔炼感应炉；

步骤2：对线圈进行绝缘处理；

用如上所述的涂料涂覆在感应线圈上，在大气中干燥不少于8h，再喷涂水玻璃粘结剂对线圈进行绝缘处理；

步骤3：炉底填料；

感应线圈底部放耐火砖，感应线圈四周用玻璃布紧贴围一周，之后，使用如上中所述的炉体材料进行炉底填料；

步骤4：炉壁填料；

用石墨芯做坩埚样模，外裹马粪纸一层，马粪纸接缝处用橡皮布粘实，将石墨模胎放在真空感应熔炼炉的感应器正中心的炉底上面，使用如上所述的炉体材料进行炉底填料；

步骤5：修筑炉领；

使用如上所述的炉领材料修筑炉领；

步骤6：加热烧结。

如上所述的一种高温合金熔炼坩埚制备方法，其中，在步骤6加热烧结过程中，使用不同功率加热的阶段个数是7个，在前6个阶段中，设定的加热功率从大于等于8kW小于等于12kW范围内的值开始增加，增加步长为5kW，每一个阶段保持的时间为：大于等于12min小于等于18min；

最后的加热过程中，在大于等于38kW小于等于47kW的范围内调节加热功率，在大于等于10小于等于15min的范围内调节加热时间，直到烧结完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

相比于现有资料介绍的硼酸粘结剂方案，其中硼酸粘结剂需要进行水溶解，水解过程繁杂，至少需要1～2天，并且需要专用器具，硼酸也具有腐蚀性；

本发明简化制备工艺，在对材料进行配比的时候，不需要进行水溶解，提高工作效率，配比时现场操作即可，无需专门的配比时间，同时去掉了配比过程中使用的器具，还提高配比过程中的安全性；

按照本发明所述材料和方法制备的坩埚能够完全满足使用要求。

附图说明

图1是石墨芯结构示意图；

图2是对应于不同的坩埚容量，对石墨芯的尺寸的示意图；

图3本发明所述的制备方法中真空熔炼感应炉内结构示意图；

图4本发明所述制备方法的步骤6中加热过程示意图。

具体实施方式

下面对本发明进行详细描述。

以下，以具体的坩埚制备过程对本发明进行进一步的详细说明。

步骤1、材料装备和设备准备；

准备如上所述的高温合金熔炼坩埚制备过程中的炉体材料、涂料、炉领材料，以及制备用的真空熔炼感应炉；

高温合金熔炼坩埚制备的炉体材料，其中，包括如下组分：

电熔镁砂粒度比例为粒度大于2mm小于等于4mm占总配制量重量分数15％，粒度大于1mm小于等于1.5mm占总配制量重量分数占25％，粒度大于0.5小于等于1mm占总配制量重量分数30％，粒度≤0.5mm占总配制量重量分数25％，水玻璃占总配制量重量分数5％。

高温合金熔炼坩埚制备的涂料，其中，包括如下组分：用占总配制量重量分数45％的锆英粉和占总配制量重量分数45％的刚玉粉混合均匀，加入10％水玻璃粘结剂配成涂料。

高温合金熔炼坩埚制备的炉领材料，其中，包括如下组分：

炉体材料占总的配制后重量的重量分数85％，新添加的粒度≤0.5mm的电熔镁砂占总的配制后重量的重量分数10％，水玻璃占总的配制后重量的重量分数5％。

其中，所述的水玻璃使用公知常用的工业用水玻璃即可，对其组分等等没有特殊要求。

检查真空感应熔炼炉感应线圈是否绝缘良好，感应线圈调整至水平并固定，机械装置是否紧固；用丙酮清除真空感应熔炼炉感应线圈上的灰尘碳粉等脏物；

步骤2：对线圈进行绝缘处理；

用如上所述的涂料涂覆在感应线圈上，在大气中干燥不少于8h，再喷涂水玻璃粘结剂对线圈进行绝缘处理；

步骤3：炉底填料；

感应线圈底部放耐火砖(例如石棉板)，感应线圈四周用玻璃布紧贴围一周，之后，使用权利要求1中所述的炉体材料进行炉底填料；

具体的，感应线圈底部放30mm厚的水泥石棉板，感应线圈四周用玻璃布紧贴围一周，炉底填料厚度70mm±3mm，分两次填打完毕；

步骤4：炉壁填料；

使用如图1所示结构的石墨芯做坩埚样模，图2为本实施例中石墨芯尺寸结构技术要求，石墨芯外裹马粪纸一层，马粪纸接缝处用橡皮布粘实，将石墨模胎放在真空感应熔炼炉的感应器正中心的炉底上面，使用如上所述的炉体材料进行炉底填料；马粪纸厚度为1mm～1.5mm层；炉壁分3次～4次填打完毕；

步骤5：修筑炉领；

使用如权利要求3中所述的炉领材料修筑炉领，高度取为25mm；

步骤6：加热烧结。

如图3所述，为发明所述的制备方法中真空熔炼感应炉内结构示意图；其中，中心为石墨芯，最外围为感应线圈，其中为所述的炉体材料和炉领材料。

图4为本发明所述制备方法的步骤6中加热过程示意图。

本实施方式中，在步骤6加热烧结过程中，使用不同功率加热的阶段个数是7个，在前6个阶段中，设定的加热功率从10kW开始增加，增加步长为5kW，每一个阶段保持的时间为：大于等于12小于等于18min；

最后的加热过程中，在大于等于40kW小于等于45kW的范围内调节加热功率，在大于等于10小于等于15min的范围内调节加热时间，直到烧结完成，烧结完成采用本领域公知常用的判断标准，如表面干燥，无裂纹。

现有过程中，不同功率加热的阶段个数是3～4个，本发明中提高了不同阶段的个数，逐步加热，能更好更均匀的使材料烧结。

并且，加热时，加热功率实际工作过程中会与设定值存在2kW以内的偏差，所以在此范围之内加热都是可以的。

Claims (4)

1.一种用于高温合金熔炼坩埚制备过程中的炉体材料，其中，包括如下组分：

电熔镁砂粒度比例为粒度大于2mm小于等于4mm占总配制量重量分数15％，粒度大于1mm小于等于1.5mm占总配制量重量分数占25％，粒度大于0.5小于等于1mm占总配制量重量分数30％，粒度≤0.5mm占总配制量重量分数25％，水玻璃占总配制量重量分数5％。

2.一种用于高温合金熔炼坩埚制备过程中的炉领材料，其中，包括如下组分：

如权利要求1所述的炉体材料占总的配制后重量的重量分数85％，新添加的粒度≤0.5mm的电熔镁砂占总的配制后重量的重量分数10％，水玻璃占总的配制后重量的重量分数5％。

3.一种高温合金熔炼坩埚制备方法，其中，包括如下步骤：

步骤1、材料装备和设备准备；

准备如权利要求1至2所述的高温合金熔炼坩埚制备过程中的炉体材料、炉领材料，以及如下所述的涂料：

所述涂料是用占总配制量重量分数45％的锆英粉和占总配制量重量分数45％的刚玉粉混合均匀，加入10％水玻璃粘结剂配成涂料；

步骤2：对线圈进行绝缘处理；

用步骤1中所述的涂料涂覆在感应线圈上，在大气中干燥不少于8h，再喷涂水玻璃粘结剂对线圈进行绝缘处理；

步骤3：炉底填料；

感应线圈底部放耐火砖，感应线圈四周用玻璃布紧贴围一周，之后，使用权利要求1中所述的炉体材料进行炉底填料；

步骤4：炉壁填料；

用石墨芯做坩埚样模，外裹马粪纸一层，马粪纸接缝处用橡皮布粘实，将石墨模胎放在真空感应熔炼炉的感应器正中心的炉底上面，使用权利要求1中所述的炉体材料进行炉底填料；

步骤5：修筑炉领；

使用如权利要求2中所述的炉领材料修筑炉领；

步骤6：加热烧结。

4.如权利要求3所述的一种高温合金熔炼坩埚制备方法，其中，在步骤6加热烧结过程中，使用不同功率加热的阶段个数是7个，在前6个阶段中，设定的加热功率从大于等于8kW小于等于12kW范围内的值开始增加，增加步长为5kW，每一个阶段保持的时间为：大于等于12min小于等于18min；

最后的加热过程中，在大于等于38kW小于等于47kW的范围内调节加热功率，在大于等于10小于等于15min的范围内调节加热时间，直到烧结完成。