CN108569715A - 一种白刚玉的冶炼方法 - Google Patents

Abstract

一种白刚玉的冶炼方法，涉及金属冶炼领域，本发明使熔液在有足够高的温度保持液面平稳而缓慢的冷却，以便于杂质偏析，对刚玉色泽和β‑Al₂O₃结晶偏析有决定性的影响，本发明具有操作简单，效果明显等优点，适合大范围的推广和应用。

Description

一种白刚玉的冶炼方法

技术领域

本发明涉及金属冶炼领域，具体涉及一种白刚玉的冶炼方法。

背景技术

已知的，白刚玉是以优质的铝氧粉为原料，经电熔冶炼而成，它具有颜色洁白、硬度高、韧性稍低、纯度高、自锐性优、磨削力强、发热量小、效率高、耐酸碱腐蚀、耐高温、热稳定性好等特点，白刚玉晶体属三方晶系，其单位晶体是菱面体，体积密度为3.60g/cm³，莫氏硬度10.0，化学性质呈现两性。白刚玉不但是高级的磨料磨具材料，而且还是高级研磨、抛光材料等，用它加工制成的磨具，适用于磨削高碳钢、高速钢及各种不锈钢。白刚玉还被广泛应用于精密铸造、钢铁耐火、化工耐火、95电瓷、装饰瓷等特种陶瓷、日常生活用瓷，以及军工、电子等高科技行业。

但是经研究现有白刚玉的冶炼方法时发现，现有冶炼白刚玉的方法存在如下缺点：

1）串炉：即熔液在固体粉状料内来回急速流动，搅起大量铝氧粉，有时造成断弧，一般发生在开炉后10h内。造成原因：边部料层较厚，炉底熔化面小，加料不匀，导致受热不均，某一部位熔液和炉壁接触或炉内气压大时，熔液喷出而大量冷料流入。

2）放炮：即炉内突然轰响，喷出大量热气，火团，无炉衬时，放炮处炉壳发红，严重时造成漏炉。造成原因：炉底，炉衬潮湿，原料潮湿，外界水浸入，料层过厚，操作不当，造成炉内气压过大。

3）断弧：即无电流显示，炉内无响声，电极间无闪光。造成原因：起弧棒固定不好，位移取棒太早，熔液少；加料太快，铝氧浸入遮断电流通路，串炉反应形成硬块，电极下落受阻。

4）抠炉衬：即熔液和炉衬反应，熔液翻腾跃过料层，严重时，加料难以压住，甚至出现漏炉事故。造成原因：操作不当，加料不均或不适，电极外侧料层过薄，电极距炉壁太近，电压过低等。

综上，如何提供一种白刚玉的冶炼方法就显得尤为重要。

发明内容

为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种白刚玉的冶炼方法，本发明使熔液在有足够高的温度保持液面平稳而缓慢的冷却，以便于杂质偏析，对刚玉色泽和β-Al₂O₃结晶偏析有决定性的影响，本发明具有操作简单，效果明显等优点。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种白刚玉的冶炼方法，所述冶炼方法具体包括如下步骤：

第一步、开炉阶段：

在开炉前首先连接熔融炉上的电极及调节电极长度，开炉时摆放好起弧物，然后送电起弧，当电极起弧后待电流升至负荷的20%～50%时，在弧光区加少量料压住弧光，待电流升至负荷的70%～90%时，加料进入熔炼阶段；

第二步、冶炼阶段：

接上步，采用焖炉法或敞炉法进行冶炼，当料层厚度为600～1000mm时采用焖炉法进行冶炼，在冶炼的大部分时间内弧光完全被料层所覆盖，根据熔融炉容量大小及料层厚度不同，熔融炉的变压器容量为1800～2500KVA，在冶炼时，中途采用间歇式加料，即哪里下沉料就加到哪里，定期焖炉，后期料层逐渐减薄；

当料层厚度在150～400mm时，采用敞炉法进行冶炼，在冶炼时弧光暴露在外的时间较长，熔炼期间采取分批定期投料；

第三步、控制阶段：

接上步，控制阶段就是在一定的时期内停止加料，使熔化面积向外扩大，此时熔液就缓慢上升，整个料面均匀下降，料下得多，熔化就快，即可获得较好的效果，在此期间使用低电压、大功率、最大限度地提高液面温度，使液面形成红盖，此时即可结束控制；

第四步、精炼阶段：

接上步，当液面形成红盖后，再熔炼10～50分钟，使剩余的炉料尽量熔化和使其中的碳素挥发，同时采用逐渐减小电流，缓慢停炉的方法，使熔液有足够高的温度保持液面平稳而缓慢的冷却，以便于杂质偏析。

所述的白刚玉的冶炼方法，所述电极起弧的替换方法为纸筒法或碳棒法或木炭法中的任意一种。

所述的白刚玉的冶炼方法，所述熔融炉为熔块炉或倾倒炉或流放炉中的任意一种。

所述的白刚玉的冶炼方法，所述熔块炉炉壳钢板的厚度为16～22mm。

所述的白刚玉的冶炼方法，所述倾倒炉炉壳钢板的厚度为18～26mm。

采用如上所述的技术方案，本发明具有如下所述的优越性：

本发明使熔液在有足够高的温度保持液面平稳而缓慢的冷却，以便于杂质偏析，对刚玉色泽和β-Al₂O₃结晶偏析有决定性的影响，本发明具有操作简单，效果明显等优点，适合大范围的推广和应用。

具体实施方式

通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，本发明并不局限于下面的实施例；

本发明所述的一种白刚玉的冶炼方法，所述冶炼方法具体包括如下步骤：

第一步、开炉阶段：

在开炉前首先连接熔融炉上的电极及调节电极长度，开炉时摆放好起弧物，然后送电起弧，当电极起弧后待电流升至负荷的20%～50%时，在弧光区加少量料压住弧光，待电流升至负荷的70%～90%时，其中最优的方案是电流升至负荷的80%时，加料进入熔炼阶段；其中所述电极起弧的替换方法为纸筒法或碳棒法或木炭法中的任意一种；所述熔融炉为熔块炉或倾倒炉或流放炉中的任意一种，其中所述熔块炉炉壳钢板的厚度为16～22mm；所述倾倒炉炉壳钢板的厚度为18～26mm；

第二步、冶炼阶段：

接上步，采用焖炉法或敞炉法进行冶炼，当料层厚度为600～1000mm时采用焖炉法进行冶炼，在冶炼的大部分时间内弧光完全被料层所覆盖，根据熔融炉容量大小及料层厚度不同，熔融炉的变压器容量为1800～2500KVA，在冶炼时，中途采用间歇式加料，即哪里下沉料就加到哪里，定期焖炉，后期料层逐渐减薄；

当料层厚度在150～400mm时，采用敞炉法进行冶炼，在冶炼时弧光暴露在外的时间较长，熔炼期间采取分批定期投料；

在具体实施时，焖炉法特点是料层厚，在冶炼大部分时间内弧光完全被料层所覆盖，电炉容量大小不同，料层厚度有差异，变压器容量为1800～2500KVA的电炉，冶炼初期料层厚度一般在600～1000mm左右，中间一般采用间歇式加料，即哪里下沉就加到哪里，定期焖炉，后期料层逐渐减薄。

敞炉法的特点是料层薄，弧光暴露在外的时间较长。熔炼期采取分批定期投料，料层厚度一般在300mm左右。

上述两种方法在冶炼时各有优缺点，敞炉法的刚玉质量较均匀，但耗电量较高，生产效率较低。 熔炼阶段约占全部冶炼时间的80%以上，这个阶段使炉料熔化成液态，杂质进行还原，生成低熔点物质并和刚玉熔液分离。白刚玉冶炼采用薄料层时，经常跑弧光为主，料层厚度一般在150—200mm。它的优点是产品色泽较白，杂质β-Al2O3偏析较好。但热损失大，熔炼时间较长。厚料层熔炼中弧光被料层覆盖时间较长，只间断性跑弧光。这种工艺适用于大功率电炉，尤其是无炉衬电炉，其优点是热利用率高，熔炼时间短，便于机械加料。不足之处是产品色泽差，β-Al2O3偏析稍差。

未熔化好的炉料可以做冶炼的回收料，但必须经过严格的磁选，因为白刚玉严禁含铁物质渗入炉料内。回收料的块度不宜过大，以10mm左右较好。回收料最好在熔炼中期加入。此时炉缸热量较大，回收料容易钝化。因为电弧受电磁力的作用，常常漂移在电极外侧，所以可将回收料加载电极外围。

熔炼期需多长时间，决定于输入功率及炉缸大小。它有一条原则，即按工艺要求投完料为止，以充分发挥设备的生产能力。停止加料就是熔炼期结束。

第三步、控制阶段：

接上步，控制阶段就是在一定的时期内停止加料，使熔化面积向外扩大，此时熔液就缓慢上升，整个料面均匀下降，料下得多，熔化就快，即可获得较好的效果，在此期间使用低电压、大功率、最大限度地提高液面温度，使液面形成红盖，此时即可结束控制；

第四步、精炼阶段：

接上步，当液面形成红盖后，再熔炼10～50分钟，使剩余的炉料尽量熔化和使其中的碳素挥发，同时采用逐渐减小电流，缓慢停炉的方法，使熔液有足够高的温度保持液面平稳而缓慢的冷却，以便于杂质偏析。

精炼是最后一个阶段，目的是最后完成质量要求。尤其对刚玉色泽和β-Al₂O₃结晶偏析有决定性的影响。因此，要有充分的冶炼时间，使剩余的炉料尽量熔化和使其中的碳素挥发。原则上电炉表面全面红盖后，再熔炼20～30分钟为宜。

除了有足够的时间外，还要是熔液有足够高的温度保持液面平稳而缓慢的冷却，以便于杂质偏析，应采用逐渐减小电流，缓慢停炉的方法。

电熔白刚玉是以工业氧化铝粉为原料，是工业氧化铝粉熔化后冷却再结晶而成的白色熔块，电熔后的氧化铝的成分99%以上。原料工业氧化铝含量98.5%以上，冶炼阶段虽有排出杂质的过程，但排除量有限。由于杂质熔点的不同，被富集在熔块的上部，冷却后通过选料而除去，使产品氧化铝含量达99%以上。其杂质是少量的氧化钠、氧化硅和微量的氧化铁杂质。

通过本发明冶炼的白刚玉具有如下优势：

1、不影响加工件的颜色；

2、可在严禁铁粉残留的制程使用来喷砂；

3、微粉级非常适合湿式喷砂和研光作业；

4、加工速度快品质高；

5、所含氧化铁的量极低适合严禁铁质残留之喷砂作业；

6、经过酸洗步骤以除杂质等。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (5)

1.一种白刚玉的冶炼方法，其特征是：所述冶炼方法具体包括如下步骤：

第一步、开炉阶段：

在开炉前首先连接熔融炉上的电极及调节电极长度，开炉时摆放好起弧物，然后送电起弧，当电极起弧后待电流升至负荷的20%～50%时，在弧光区加少量料压住弧光，待电流升至负荷的70%～90%时，加料进入熔炼阶段；

第二步、冶炼阶段：

接上步，采用焖炉法或敞炉法进行冶炼，当料层厚度为600～1000mm时采用焖炉法进行冶炼，在冶炼的大部分时间内弧光完全被料层所覆盖，根据熔融炉容量大小及料层厚度不同，熔融炉的变压器容量为1800～2500KVA，在冶炼时，中途采用间歇式加料，即哪里下沉料就加到哪里，定期焖炉，后期料层逐渐减薄；

当料层厚度在150～400mm时，采用敞炉法进行冶炼，在冶炼时弧光暴露在外的时间较长，熔炼期间采取分批定期投料；

第三步、控制阶段：

接上步，控制阶段就是在一定的时期内停止加料，使熔化面积向外扩大，此时熔液就缓慢上升，整个料面均匀下降，料下得多，熔化就快，即可获得较好的效果，在此期间使用低电压、大功率、最大限度地提高液面温度，使液面形成红盖，此时即可结束控制；

第四步、精炼阶段：

接上步，当液面形成红盖后，再熔炼10～50分钟，使剩余的炉料尽量熔化和使其中的碳素挥发，同时采用逐渐减小电流，缓慢停炉的方法，使熔液有足够高的温度保持液面平稳而缓慢的冷却，以便于杂质偏析。

2.根据权利要求1所述的白刚玉的冶炼方法，其特征是：所述电极起弧的替换方法为纸筒法或碳棒法或木炭法中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的白刚玉的冶炼方法，其特征是：所述熔融炉为熔块炉或倾倒炉或流放炉中的任意一种。

4.根据权利要求3所述的白刚玉的冶炼方法，其特征是：所述熔块炉炉壳钢板的厚度为16～22mm。

5.根据权利要求3所述的白刚玉的冶炼方法，其特征是：所述倾倒炉炉壳钢板的厚度为18～26mm。