专利名称：一种直流电弧感应炉用坩埚及其制造方法
一种直流电弧感应炉用坩埚及其制造方法技术领域
本发明属于冶金设备技术领域，特别涉及钢铁冶炼用直流电弧感应炉用坩埚及其制造方法。
背景技术：
近十多年以来，国内冶金、铸造及特种设备制造企业越来越多地采用感应电炉进行金属熔化、保温和浇注作业。这主要是由于感应电炉与其它的金属熔炼设备相比，具有熔化过程中金属烧损小、化学成分和温度均匀，且易于控制、操作灵活、适合间断浇注等优点； 同时感应电炉的作业环境好，使用中不会产生烟尘和废气，对空气及环境污染较小，便于组织生产和管理。现在，感应电炉已经成为新建冶金、铸造等企业技术改造中首选的熔炼设备。
坩埚是感应炉的主要组成部分，其主要是熔融金属和进行电热转换的部件。它不仅要承受盛载熔液和电磁作用的压力，还要经受由于电磁力作用使金属液搅动产生的冲刷。由于坩埚本身是热源，因而制作时必须考虑其一定的热强度、耐高温和耐腐蚀性，从而达到较长的使用寿命。
目前广泛使用的直流电弧感应炉用坩埚，其结构都是将坩埚衬坐落于底电极上， 而坩埚衬都采用耐火材料打结的方式制造，应用此方法制作坩埚人工劳动强度大，在打结过程中人工捣打强度不均导致坩埚使用寿命短，制约了直流电弧感应炉的生产效率和设备的利用率。还有部分坩埚为双层复合结构，内层为熔炼用的具有低分解压的高化学稳定性坩埚料的内壳，外层为起保温、支撑作用的低成本坩埚材料的外壳。此发明工艺复杂，坩埚强度低，不适用于连续生产使用。发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明所要解决的技术问题是提供一种直流电弧感应炉用坩埚及其制造方法，替代直接在直流电弧感应炉上打结坩埚的生产方式，采用部分打结与预制成型坩埚配合的方式制造高强度坩埚，节省人工，有效提高坩埚强度，延长使用寿命，大大提高了直流电弧感应炉生产效率和设备的利用率，降低生产成本。
本发明的目的是通过如下技术方案实现
I、本发明一种直流电弧感应炉用坩埚，包括紧贴于感应圈内侧的坩埚套、坐落在炉体底衬上的底电极，其特征在于还包括安装在底电极外围的预制坩埚，坩埚套与预制坩埚之间、预制坩埚与底电极之间以及预制坩埚与炉体底衬之间有打结层，预制坩埚将底电极包围，预制坩埚中心与底电极中心重合。
2、本发明一种直流电弧感应炉用坩埚的制造方法，由以下步骤组成
I)感应炉内部清理
制造坩埚之前应对感应炉内部进行清理(清扫炉体内部沙粒，灰尘以及其他杂质)；
2)炉体底衬及底电极表面处理用300 500目的砂纸对炉体底衬表面进行打磨处理，保证其表面光洁，无污染物；对底电极表面进行清理，保证其表面无灰尘及其它无污染物，底电极可以是Mg-C质，石墨质，金属陶瓷质、耐高温金属或是其他耐高温导电材料制成；3)添加导电介质将高效电接触导电膏均匀涂抹在底电极与炉体底衬接触面，并将涂抹好导电膏的底电极放置于感应炉底底衬上，保证底电极中心孔洞与炉体底衬中心孔洞重合，然后对底电极施加一定压力，保证底电极与炉体底衬接触紧密；4)制作坩埚套
取制作坩埚套的材料，围绕将炉内感应圈包裹一圈，确保炉体底衬与感应圈完全被坩埚套隔离，制作坩埚套的材料可以是石棉布、刚纸或玻璃纤维布等，它们的作用一是增加感应圈与炉衬之间的绝缘，二是防止砂料在打结过程中从感应圈匝间溢出；5)制作打结料打结料由不同的打结原料按不同粒度混合并添加一定比例的粘结剂混合均匀而成，打结原料可以是电熔镁砂，石英砂或是刚玉质，打结原料粒度为O. 09mm 7mm，粘结剂可以是硼酸、卤水或水玻璃；6)制作预制坩埚预制坩埚通过机械加工方式加工而成，其加工工艺为制作打结料，打结料机械成型(可以是压制成型、喷射成型、注射成型或是热等静压成型)，最后经高温烧结而成。预制坩埚形状为符合感应炉炉体尺寸的锥筒型，预制坩埚材质和打结料一致。7)打结坩埚上述工作做完后，需要在位于底电极与坩埚套之间的炉底底衬上铺一层处理好的打结料，并将其捣打结实，打结料的厚度控制在底电极高度的1/3 1/2处；然后将预制坩埚置于底层打结料上，保证预制坩埚中心位于底电极中心及炉体底衬中心处，同时保证在预制坩埚与底电极之间留有一周等距间隙，间隙控制在5 30mm，并且还要保证预制坩埚与坩埚套之间留有一周均匀等距间隙，间隙控制在I 20mm，将打结料分批次加入到底电极与预制坩埚间隙中，每次加入一圈炉打结料的高度约为5 20_左右，然后对打结料进行反复捣打直至打实为止，同样再将打结料分批次加入到坩埚套与预制坩埚间隙中，每次加入一圈炉打结料的高度约为5 50_左右，然后对打结料进行反复捣打直至打实为止，按此方法将炉衬剩余部分打结完毕；至此即完成了直流电弧感应炉坩埚的制造工作。使用此方法制造坩埚，首先节省人工，例如利用传统的方式制作一个500Kg坩埚每次需4小时，而利用此方式只需I小时，提高了生产效率；其次有效提高坩埚强度，延长使用寿命，采用传统的方式坩埚的使用寿命平均为5 20h/每个坩埚，而利用此方法制作的坩埚使用寿命可以延长一倍多，达到30 50h/每个坩埚。总体来讲提高了直流电弧感应炉生产效率和设备的利用率，降低了生产成本。
图I是直流电弧感应炉 甘祸不意图；其中I :感应线圈；2 :坩埚套；3 :打结层；4 :预制坩埚；5 :底电极；6 :炉体底衬；7 炉底中心孔洞。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明
实施例
应用此发明方法制造了 500Kg直流电弧感应炉用坩埚，具体结构及方法如下
紧贴于感应圈I内侧的坩埚套2、坐落在炉体底衬6上的底电极5，其特征在于还包括安装在底电极5外围的预制坩埚4，坩埚套2与预制坩埚4之间、预制坩埚4与底电极 5之间以及预制坩埚4与炉体底衬6之间有打结层3，预制坩埚4将底电极5包围，预制坩埚4中心与底电极5中心重合。
底电极选用Mg-C质，具体尺寸为Φ400ι πι (外径)XlOOmm (厚)，底电极底孔尺寸 Φ90πιιη ;
预制坩埚尺寸具体为顶部内径Φ460ι πι，下部内径Φ440ι πι，高780mm，坩埚壁厚 50mm,材质和打结料一致。
制作此坩埚方法为
I、感应炉内部清理
对感应炉内部进行清理(清扫炉体内部沙粒,灰尘);
2、炉体底衬及底电极表面处理
用300目的砂纸对炉体底衬表面进行打磨处理，并对底电极表面进行清理,用抹布将电极表面灰尘清理干净；
3、添加导电介质
将高效电接触导电膏均匀涂抹在底电极与炉体底衬接触面，并将涂抹好导电膏的底电极放置于感应炉底底衬上，保证底电极中心孔洞与炉体底衬中心孔洞7重合，然后对底电极施加IOOKg压力并保持lh，保证底电极与炉体底衬接触紧密；
4、制作坩埚套
用石棉布将炉内感应圈包裹一圈，确保炉体底衬与感应圈完全被坩埚套隔离。
5、制作打结料
将打结原料电熔镁砂(MgO质量百分数98%)按不同粒度混合占质量百分数30% 的粒度控制在3 7mm，质量百分数40%的打结料粒度控制在O. 5 3mm，质量百分数30%的打结料粒度控制小于180目，选用硼酸为粘结剂，硼酸的用量控制在打结原料质量百分数的O.8%，确保硼酸和电熔镁砂混料均匀后为打结料；
6)制作预制坩埚
预制坩埚的加工是通过将打结料压制成型后经1200°C烧结4h后而成预制坩埚形状为符合感应炉炉体尺寸筒形，尺寸具体为顶部内径Φ460πιπι，底部内径Φ440πιπι，高 780mm，坩埚壁厚50mm。
7)打结坩埚
将打结料铺在炉底底衬上，并将其捣打结实，打结料的厚度控制在底电极高度的 1/2处左右，约为40mm ;然后将预制坩埚置于底层打结料上，保证预制坩埚中心位于底电极中心及炉体底衬中心处，预制坩埚与底电极之间一周间隙为20mm，预制坩埚与坩埚套之间的间隙为15mm ;最后将打结料分批次加入到底电极与预制坩埚间隙中，每次加入一圈炉衬材料的高度约为20_左右，然后对打结料进行反复捣打直至打实为止，同样再将打结料分批次加入到坩埚套与预制坩埚间隙中，每次加入一圈炉打结料的高度约为50_左右，然后对打结料进行反复捣打直至打实为止。应用此工艺制造的500Kg直流电弧感应炉坩埚进行了常规冶炼操作，应用效果明显由于传统坩埚的使用效果，对比效果见表I。表I实施例应用效果
权利要求
1.一种直流电弧感应炉用坩埚，包括紧贴于感应圈(I)内侧的坩埚套(2)、坐落在炉体底衬(6)上的底电极(5)，其特征在于还包括安装在底电极(5)外围的预制坩埚(4)，坩埚套(2)与预制坩埚(4)之间、预制坩埚(4)与底电极(5)之间以及预制坩埚(4)与炉体底衬(6)之间有打结层(3)，预制坩埚(4)将底电极(5)包围，预制坩埚(4)中心与底电极(5)中心重合。
2.一种直流电弧感应炉用坩埚的制造方法，包括感应炉内部清理；炉体底衬及底电极表面处理；添加导电介质；制作坩埚套；打结坩埚；其特征在于所述打结坩埚，需要在位于底电极(5)与坩埚套(2)之间的炉底底衬上铺一层打结料，并将其捣打结实，打结料的厚度控制在底电极(5)高度的1/3 1/2处；然后将预制坩埚(4)置于底层打结料上，保证预制坩埚中心位于底电极中心及炉体底衬中心处，同时保证在预制坩埚(4)与底电极(5)之间留有一周等距间隙，间隙控制在5 30mm，并且还要保证预制坩埚(4)与坩埚套(2)之间留有一周均匀等距间隙，间隙控制在I 20mm，将打结料分批次加入到底电极(5)与预制坩埚(4)间隙中，每次加入一圈炉打结料的高度为5 20mm左右，然后对打结料进行反复捣打直至打实为止，同样再将打结料分批次加入到坩埚套(2)与预制坩埚(4)间隙中，每次加入一圈炉打结料的高度为5 50_左右，然后对打结料进行反复捣打直至打实为止。
3.根据权利要求2所述的直流电弧感应炉用坩埚的制造方法，其特征在于预制坩埚是将打结料机械成型，最后经高温烧结而成。
4.根据权利要求2所述的直流电弧感应炉用坩埚的制造方法，其特征在于所述打结料由不同的打结原料按不同粒度混合并添加粘结剂混合均匀而成，打结原料是电熔镁砂，石英砂或是刚玉质任意一种，粒度为O. 09 7mm，粘结剂是硼酸、卤水或水玻璃任意一种。
全文摘要
本发明公开一种直流电弧感应炉用坩埚及其制造方法，包括紧贴于感应圈内侧的坩埚套、坐落在炉体底衬上的底电极，还包括安装在底电极外围的预制坩埚，坩埚套与预制坩埚之间、预制坩埚与底电极之间以及预制坩埚与炉体底衬之间有打结层，预制坩埚将底电极包围，预制坩埚中心与底电极中心重合。利用此方法制作的坩埚使用寿命可以延长一倍多，达到30～50h/每个坩埚。总体来讲提高了直流电弧感应炉生产效率和设备的利用率，降低了生产成本。
文档编号F27B14/10GK102937373SQ20121040869
公开日2013年2月20日 申请日期2012年10月23日 优先权日2012年10月23日
发明者贾吉祥, 廖相巍, 曹东, 赵刚, 李广帮, 郭庆涛, 朱晓雷 申请人:鞍钢股份有限公司