CN111848134A - 一种真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺 - Google Patents

一种真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，包括如下步骤：（a）、选取内层原料和外层原料；（b）、将内层原料和外层原料中分别加入高温粘结剂；（c）、内层原料和外层原料中分别加入水；（d）、将第一圆筒体放在板材上，并将外层原料和内层原料分别放在板材上捣实形成坩埚底；（e）将外层原料放入第一圆筒体和第二圆筒体之间捣实形成坩埚外层；（f）、将内层原料放入石墨型芯与坩埚外层之间捣实形成坩埚内层；（g）、在坩埚外层和坩埚内层上沿加入混合料，捣实；（h）烘干；（i）烧结；（j）加入纯镍，将纯镍熔化，倒出熔融纯镍，得到产品。本发明的一体成型坩埚，成本低、使用寿命大大提高，安全性高。

Description

一种真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺
技术领域
本发明涉及高温合金冶炼技术领域，尤其是一种真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺。
背景技术
真空感应炉是实验室中常用的冶炼设备，在冶炼常规钢铁具有良好的优点，坩埚得以广泛应用，但冶炼高温合金时，常规的坩埚因在高温环境下长时间使用，其使用寿命大大减少，安全性也低。
发明内容
本发明的目的是在于克服、补充现有技术中存在的不足，提供一种真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，该制造工艺操作方便，成本低，坩埚使用寿命长且安全性高。本发明采用的技术方案是：
一种真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，其中：包括如下步骤：
（a）、选取MgO或Al2O3作为坩埚的内层原料和外层原料，搅拌均匀；
（b）、将内层原料和外层原料中分别加入高温粘结剂，搅拌均匀；
（c）、将步骤（b）所得的内层原料和外层原料中分别加入重量比3.5～5%的水；
（d）、提供第一圆筒体，将第一圆筒体放在板材上，并将外层原料放在板材上捣实，厚度为15～20mm，然后将内层原料放在板材上捣实，厚度为15～20mm，形成坩埚底；
（e）、将第一圆筒体放在坩埚底上，并同心放入第二圆筒体，将外层原料放入第一圆筒体和第二圆筒体之间捣实形成坩埚外层；
（f）、提供多个石墨型芯和线圈，取出第二圆筒体，将石墨型芯放入线圈中间，每个石墨型芯上均***卡棒，然后将石墨型芯放入坩埚外层内，然后将内层原料放入石墨型芯与坩埚外层之间捣实形成坩埚内层，厚度为15～20mm；
（g）、卸下卡棒，在坩埚外层和坩埚内层上沿加入混合料，捣实，得到第一坩埚；
（h）将步骤（g）所得的第一坩埚放入箱式炉中烘干，得到第二坩埚；
（i）将步骤（h）所得的第二坩埚放入真空感应炉内，调整感应线圈功率，进行高温烧结，得到第三坩埚；
（j）在烧结后的第三坩埚中加入纯镍，将纯镍熔化，倒出熔融纯镍，得到真空感应炉用坩埚。
优选的是，所述的真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，其中：所述步骤（a）内层原料包括三种颗粒度的MgO或Al2O3，颗粒度分别为0.2～0.5mm、0.5～0.7mm和0.7～0.9mm，体积比为1:1:1；外层原料包括两种颗粒度的MgO或Al2O3，颗粒度分别为1.5～2.1mm和2.1～2.5mm，，体积比为1:1。
优选的是，所述的真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，其中：按重量分数计，所述步骤（b）内层原料中加入高温粘结剂的量为0.8～1.2%，外层原料加入高温粘结剂的量为2～3.2%。
优选的是，所述的真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，其中：所述步骤（e）第一圆筒体和第二圆筒体半径之差为15～20mm。
优选的是，所述的真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，其中：按重量分数计，所述步骤（g）的混合料包括3～5%水玻璃、50～75%MgO和20～47%Al2O3。
优选的是，所述的真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，其中：所述步骤（h）烘干具体为：在50±10℃，保温3～5h，然后在80±10℃，保温3～5h，最后在120±10℃，保温8～10h。
优选的是，所述的真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，其中：所述步骤（i）调整感应线圈功率为42～48KW。
优选的是，所述的真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，其中：所述步骤（j）纯镍熔化的时间为50～60min。
本发明的优点：
本发明的一体成型坩埚，成本低、使用寿命大大提高，且安全性高；本发明的一体成型坩埚，其制造过程无需常规的内衬圈和垫片，同时采用合理的烘烤工艺，大大提高制造效率；坩埚内层原料粒度采用三种细粒料，加强了内层致密性，减少了熔炼过程中高温合金液的扩散与渗透；坩埚外层采用两种粗粒料，使得内层如发生破裂时，在内外层过渡区得到缓冲，不至于发生突发性破裂而产生的安全事故，安全性能大大提升；坩埚内表面用熔融镍洗刷，通过充分时间的高温渗透，形成光滑表面，其实耐高温侵蚀性能得到增强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，包括以下步骤：
（a）选取MgO作为原料，搅拌均匀，其中内层原料粒度为三种：0.2～0.5mm、0.5～0.7mm、0.7～0.9mm，体积各占三分之一；外层原料粒度为两种：1.5～2.1mm、2.1～2.5mm，体积各占二分之一；
（b）将搅拌完成后的原料加入高温粘结剂，搅拌均匀，其中内层加入高温粘结剂的重量比为0.8%，外层加入高温粘结剂的重量比为2%；
（c）将步骤（b）所得的原料中加入重量比为3.5%的水，边搅拌边加入至原料不松散；
（d）用铜板或铁板或木板作为板材，将第一圆筒体放在板材上，然后将外层粗粒原料放上板材上捣实，厚度为15mm；然后继续加入内层细粒原料捣实，厚度为15mm，形成坩埚底；
（e）将第一圆筒体放在坩埚底上，并同心放入一个第二圆筒体，第一圆筒体和第二圆筒体半径之差为15mm，将外层粗粒原料放入两个桶形塑料板之间捣制结实，形成坩埚外层；
（f）取出第二圆筒体，用三块占三分之一圆周的组合石墨型芯放入线圈中间，型芯上沿***三支卡棒，每块石墨芯棒上***一支，然后将内层细粒原料放入型芯与坩埚外层之间捣制结实，厚度为15mm；；
（g）卸下卡棒，在坩埚外层和坩埚内层上沿加入混合料，捣实，得到第一坩埚；混合料包括3%水玻璃、50%MgO和47%Al2O3；
（h）将步骤（g）所得的第一坩埚放入箱式炉中加热烘干，得到第二坩埚，其加热制度为50±10℃，保温3h，80±10℃，保温3h，120±10℃，保温8h；
（i）将步骤（h）所得的第二坩埚放入25kg真空感应炉内，调整感应线圈功率至43KW，进行高温烧结，得到第三坩埚；
（j）在烧结后的第三坩埚中加入纯镍，将纯镍熔化50min，倒出熔融纯镍，得到真空感应炉用坩埚。
本实施例制造的坩埚，其生产效率高，三天即可完成坩埚制造；经多次高温熔炼使用后仍无破损问题，内壁也没有较大腐蚀，其使用寿命长、无破损性突发事故发生。
实施例2：
一种真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，包括以下步骤：
（a）选取Al2O3作为原料，搅拌均匀，其中内层原料粒度为三种：0.2～0.5mm、0.5～0.7mm、0.7～0.9mm，体积各占三分之一；外层原料粒度为两种：1.5～2.1mm、2.1～2.5mm，体积各占二分之一；
（b）将搅拌完成后的原料加入高温粘结剂，搅拌均匀，其中内层加入高温粘结剂的重量比为1.2%，外层加入高温粘结剂的重量比为3.2%；
（c）将步骤（b）所得的原料中加入重量比为5%的水，边搅拌边加入至原料不松散；
（d）用铜板或铁板或木板作为板材，将第一圆筒体放在板材上，然后将外层粗粒原料放上板材上捣实，厚度为20mm，然后继续加入内层细粒原料捣实，厚度为20mm，形成坩埚底；
（e）将第一圆筒体放在坩埚底上，并同心放入一个小半径第二圆筒体，第一圆筒体和第二圆筒体半径之差为20mm，将外层粗粒原料放入第一圆筒体和第二圆筒体之间捣制结实，形成坩埚外层；
（f）取出第二圆筒体，用三块占三分之一圆周的组合石墨型芯放入线圈中间，型芯上沿***三支卡棒，每块石墨芯棒上***一支，石墨型芯放入坩埚外层内，然后将内层细粒原料放入型芯与坩埚外层之间捣制结实形成坩埚内层，厚度为20mm；；
（g）卸下卡棒，在坩埚外层和坩埚内层上沿加入混合料，捣实，得到第一坩埚；混合料包括5%水玻璃、50%MgO和47%Al2O3卸下卡棒；
（h）将步骤（g）所得的第一坩埚放入箱式炉中加热烘干得到第二坩埚，其加热制度为50±10℃，保温5h，80±10℃，保温5h，120±10℃，保温10h；
（i）将步骤（h）所得的第二坩埚放入25kg真空感应炉内，调整感应线圈功率至47KW，进行高温烧结，得到第三坩埚；
（j）在烧结后的第三坩埚中加入纯镍，将纯镍熔化60min，倒出熔融纯镍，得到真空感应炉用坩埚。
本实施例制造的坩埚，其生产效率高，三天即可完成坩埚制造；经多次高温熔炼使用后仍无破损问题，内壁也没有较大腐蚀，其使用寿命长、无破损性突发事故发生。
本发明的一体成型坩埚，成本低、使用寿命大大提高，且安全性高；本发明的一体成型坩埚，其制造过程无需常规的内衬圈和垫片，同时采用合理的烘烤工艺，大大提高制造效率；坩埚内层原料粒度采用三种细粒料，加强了内层致密性，减少了熔炼过程中高温合金液的扩散与渗透；坩埚外层采用两种粗粒料，使得内层如发生破裂时，在内外层过渡区得到缓冲，不至于发生突发性破裂而产生的安全事故，安全性能大大提升；坩埚内表面用熔融镍洗刷，通过充分时间的高温渗透，形成光滑表面，其实耐高温侵蚀性能得到增强。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，其特征在于：包括如下步骤：
（a）、选取MgO或Al2O3作为坩埚的内层原料和外层原料；
（b）、将内层原料和外层原料中分别加入高温粘结剂，搅拌均匀；
（c）、将步骤（b）所得的内层原料和外层原料中分别加入重量比3.5～5%的水；
（d）、提供第一圆筒体，将第一圆筒体放在板材上，并将外层原料放在板材上捣实，厚度为15～20mm，然后将内层原料放在板材上捣实，厚度为15～20mm，形成坩埚底；
（e）、将第一圆筒体放在坩埚底上，并同心在第一圆筒体内放入第二圆筒体，将外层原料放入第一圆筒体和第二圆筒体之间捣实形成坩埚外层；
（f）、提供多个石墨型芯和线圈，取出第二圆筒体，将石墨型芯放入线圈中间，每个石墨型芯上均***卡棒，然后将石墨型芯放入坩埚外层内，然后将内层原料放入石墨型芯与坩埚外层之间捣实形成坩埚内层，厚度为15～20mm；
（g）、卸下卡棒，在坩埚外层和坩埚内层上沿加入混合料，捣实，得到第一坩埚；
（h）将步骤（g）所得的第一坩埚放入箱式炉中烘干，得到第二坩埚；
（i）将步骤（h）所得的第二坩埚放入真空感应炉内，调整感应线圈功率，进行高温烧结，得到第三坩埚；
（j）在烧结后的第三坩埚中加入纯镍，将纯镍熔化，倒出熔融纯镍，得到真空感应炉用坩埚。
2.根据权利要求1所述的真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，其特征在于：所述步骤（a）内层原料包括三种颗粒度的MgO或Al2O3，颗粒度分别为0.2～0.5mm、0.5～0.7mm和0.7～0.9mm，体积比为1:1:1；外层原料包括两种颗粒度的MgO或Al2O3，颗粒度分别为1.5～2.1mm和2.1～2.5mm，体积比为1:1。
3.根据权利要求1所述的真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，其特征在于：按重量分数计，所述步骤（b）内层原料中加入高温粘结剂的量为0.8～1.2%，外层原料加入高温粘结剂的量为2～3.2%。
4.根据权利要求1所述的真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，其特征在于：所述步骤（e）第一圆筒体和第二圆筒体半径之差为15～20mm。
5.根据权利要求1所述的真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，其特征在于：按重量分数计，所述步骤（g）的混合料包括3～5%水玻璃、50～75%MgO和20～47%Al2O3。
6.根据权利要求1所述的真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，其特征在于：所述步骤（h）烘干具体为：在50±10℃，保温3～5h，然后在80±10℃，保温3～5h，最后在120±10℃，保温8～10h。
7.根据权利要求1所述的真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，其特征在于：所述步骤（i）调整感应线圈功率为42～48KW。
8.根据权利要求1所述的真空感应炉用坩埚一体成型制造工艺，其特征在于：所述步骤（j）纯镍熔化的时间为50～60min。
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