本发明涉及铸造技术领域，具体涉及一种中频感应炉用衬料及其成型工艺。
背景技术：
铸造是人类掌握的比较早的一种金属热加工工艺，中国约在公元前1700～前1000年之间已进入青铜铸件的全盛时期，工艺上已达到相当高的水平。铸造是将液体金属浇铸到与零件形状相适应的铸造空腔中，待其冷却凝固后，以获得零件或毛坯的方法。在铸造过程中，熔炼阶段最为关键，其是保证金属材料充分液化并能充分实现共混得到合金的关键，该步骤通常是在熔炉中进行的，由于熔炉的本身特点，在实际的操作中，针对熔炉的内壁必须设置相应的炉衬匹配使用，但是现有技术中的炉衬材料，由于原料选取不够明确合理，导致炉衬的实际性能差，无法满足炉衬的坚硬、耐磨以及耐高温性能，并且炉衬的实际成型时，也有很大的操作不规范性，直接导致熔炉熔炼的局限性，影响后续铸件的品质。
技术实现要素：
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种衬料及其成型工艺，用于中频感应炉中，提高熔炼衬料的结构强度，确保熔炼过程中的安全可靠。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种中频感应炉用衬料，由衬料组合物组成，以石英砂100重量份为基准，所述的衬料组合物包括：石英砂100重量份、锆英粉20～35重量份、耐热填料12～30重量份、添加剂2～8重量份；
所述的耐热填料包括粒度为2～6mm的粗颗粒、粒度为0.5～2mm的中颗粒、粒度为0.1～0.5mm的细颗粒按质量比为1：(0.8～1.2)：(2～2.5)复配而成。
本发明通过粒度不同且配比合理的耐热填料使得衬料的气孔率小，致密性高、烧结性好。粗颗粒的耐热填料主要起到骨架的作用，而中颗粒用于填充在粗颗粒之间，增加堆积密度，改善烧结性能，提高强度，细颗粒的耐热填料确保了衬料的烧结性能，烧结网络的连续性，使得衬料具有良好的致密性。
进一步的，以石英砂100重量份为基准，所述的衬料组合物包括：石英砂100重量份、锆英粉25～30重量份、耐热填料15～25重量份、添加剂3～5重量份。
本发明中，锆英粉作为衬料组合物之一，结合了其高耐磨性和表面光洁度的优点，所述的锆英粉由ZrO2 72～85％、SiO2 14～27％、TiO2 0.1～0.4％、Fe2O3 0.1～0.5％、Al2O3 0.1～0.3％复配而成，上述百分含量为质量百分数。
本发明所述的耐热填料选自二氧化钛、氮化铝、碳化硅、氧化锌、氧化铁和氧化铈。
进一步的，根据本发明，添加剂的作用在于改善耐火材料的烧结性能，降低烧结温度，提高烧结的质量；所述的添加剂选自硼酸、卤水氯化镁、水玻璃中的一种。
本发明还提供了一种上述中频感应炉用衬料的成型工艺，包括以下步骤：
(1)准备炉衬打结用具，配制打结料，即衬料组合物；
(2)准备坩埚模；坩埚模的制作要考虑较好的几何形状和外壳强度，外壳力求光滑无锈迹，坩埚模的斜度为1:10，随着熔炼炉的容量的不同，坩埚模厚度一般为4～12mm，为了保证筑炉捣击的致密性，大容量的熔炼炉的坩埚模可以分为多段进行筑造，为了便于烘炉时炉衬内部气体和水汽排出的畅通，在坩埚模周围均匀的设置有透气孔；
(3)在坩埚壁与感应圈之间铺设绝缘填充物；绝缘填充物的作用在于紧贴于感应圈上起到绝缘的效果，该绝缘填充物可以采用如云母纸、石棉板或玻璃丝布。
(4)铺设一层打结料，层厚为80～100mm，用平锤打实，以后每层均为30～50mm，至炉底时铲除以保持炉底水平，加料的时候应该分散铺平，不能成堆，并且捣打过程中硬垂直向下一插到底，但应该避免将绝缘填充物穿透；
优选的情况下，所述的步骤(4)中，每层的捣筑先边缘后中心，直至捣筑时有反挫力为准，第一层的打结时间为60min，以后每层的打结时间为30～40min。
(5)安放坩埚模，使坩埚模中心严格固定在感应器线圈的中心轴线上；
(6)修筑炉口和炉嘴；以水玻璃作为粘合剂，拌以适量的硼酸水和打结料混合并捏合成型；
(7)打结完毕后进行烘炉和烧结。
上述烘炉和烧结为所属领域技术人员采用的常规技术手段，本发明在此不做赘述。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明提供的不同粒度的耐热填料填充形成衬料结构，提高了衬料的致密性，结合衬料的成型工艺，改善了衬料的烧结性能，提高了衬料的结构强度，确保了中频感应炉在熔炼过程中的安全可靠。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1
一种中频感应炉用衬料，由衬料组合物组成，以石英砂100重量份为基准，所述的衬料组合物包括：石英砂100重量份、锆英粉28重量份、耐热填料20重量份、硼酸4重量份；
所述的耐热填料包括：粒度为5mm的氮化铝粗颗粒5重量份、粒度为1.2mm的碳化硅中颗粒5重量份、粒度为0.3mm的氧化锌细颗粒10重量份；
所述的锆英粉由ZrO2 80％、SiO2 20％、TiO2 0.3％、Fe2O3 0.3％、Al2O3 0.2％复配而成，上述百分含量为质量百分数。
上述中频感应炉用衬料的成型工艺，包括以下步骤：
(1)准备炉衬打结用具，配制打结料，即衬料组合物；
(2)准备坩埚模；坩埚模的外壳光滑无锈迹，在坩埚模周围均匀的设置有透气孔；
(3)在坩埚壁与感应圈之间铺设云母纸；
(4)铺设一层打结料，层厚为90mm，用平锤打实，以后每层均为40mm，至炉底时铲除以保持炉底水平，加料的时候应该分散铺平，不能成堆，并且捣打过程中硬垂直向下一插到底，但应该避免将绝缘填充物穿透；每层的捣筑先边缘后中心，直至捣筑时有反挫力为准，第一层的打结时间为60min，以后每层的打结时间为33min。
(5)安放坩埚模，使坩埚模中心严格固定在感应器线圈的中心轴线上；
(6)修筑炉口和炉嘴；以水玻璃作为粘合剂，拌以适量的硼酸水和打结料混合并捏合成型；
(7)打结完毕后进行烘炉和烧结。
实施例2
一种中频感应炉用衬料，由衬料组合物组成，以石英砂100重量份为基准，所述的衬料组合物包括：石英砂100重量份、锆英粉25重量份、耐热填料15重量份、卤水氯化镁3重量份；
所述的耐热填料包括：粒度为4mm的氮化铝粗颗粒3.75重量份、粒度为0.8mm的碳化硅中颗粒3.75重量份、粒度为0.2mm的氧化锌细颗粒7.5重量份；
所述的锆英粉由ZrO2 78％、SiO2 18％、TiO2 0.2％、Fe2O3 0.2％、Al2O3 0.1％复配而成，上述百分含量为质量百分数。
上述中频感应炉用衬料的成型工艺，包括以下步骤：
(1)准备炉衬打结用具，配制打结料，即衬料组合物；
(2)准备坩埚模；坩埚模的外壳光滑无锈迹，在坩埚模周围均匀的设置有透气孔；
(3)在坩埚壁与感应圈之间铺设石棉板；
(4)铺设一层打结料，层厚为85mm，用平锤打实，以后每层均为35mm，至炉底时铲除以保持炉底水平，加料的时候应该分散铺平，不能成堆，并且捣打过程中硬垂直向下一插到底，但应该避免将绝缘填充物穿透；每层的捣筑先边缘后中心，直至捣筑时有反挫力为准，第一层的打结时间为60min，以后每层的打结时间为30min。
(5)安放坩埚模，使坩埚模中心严格固定在感应器线圈的中心轴线上；
(6)修筑炉口和炉嘴；以水玻璃作为粘合剂，拌以适量的硼酸水和打结料混合并捏合成型；
(7)打结完毕后进行烘炉和烧结。
实施例3
一种中频感应炉用衬料，由衬料组合物组成，以石英砂100重量份为基准，所述的衬料组合物包括：石英砂100重量份、锆英粉30重量份、耐热填料25重量份、水玻璃5重量份；
所述的耐热填料包括：粒度为5mm的氮化铝粗颗粒6.25重量份、粒度为1.8mm的碳化硅中颗粒6.25重量份、粒度为0.3mm的氧化锌细颗粒12.5重量份；
所述的锆英粉由ZrO2 82％、SiO2 25％、TiO2 0.3％、Fe2O3 0.3％、Al2O3 0.2％复配而成，上述百分含量为质量百分数。
上述中频感应炉用衬料的成型工艺，包括以下步骤：
(1)准备炉衬打结用具，配制打结料，即衬料组合物；
(2)准备坩埚模；坩埚模的外壳光滑无锈迹，在坩埚模周围均匀的设置有透气孔；
(3)在坩埚壁与感应圈之间铺设如云母纸；
(4)铺设一层打结料，层厚为100mm，用平锤打实，以后每层均为50mm，至炉底时铲除以保持炉底水平，加料的时候应该分散铺平，不能成堆，并且捣打过程中硬垂直向下一插到底，但应该避免将绝缘填充物穿透；每层的捣筑先边缘后中心，直至捣筑时有反挫力为准，第一层的打结时间为60min，以后每层的打结时间为40min。
(5)安放坩埚模，使坩埚模中心严格固定在感应器线圈的中心轴线上；
(6)修筑炉口和炉嘴；以水玻璃作为粘合剂，拌以适量的硼酸水和打结料混合并捏合成型；
(7)打结完毕后进行烘炉和烧结。
实施例4
一种中频感应炉用衬料，由衬料组合物组成，以石英砂100重量份为基准，所述的衬料组合物包括：石英砂100重量份、锆英粉20重量份、耐热填料12重量份、硼酸2重量份；
所述的耐热填料包括：粒度为2mm的碳化硅粗颗粒3.16重量份、粒度为0.5mm的氮化铝中颗粒2.52重量份、粒度为0.1mm的氧化铁细颗粒6.32重量份；
所述的锆英粉由ZrO2 72％、SiO2 14％、TiO2 0.1％、Fe2O3 0.1％、Al2O3 0.1％复配而成，上述百分含量为质量百分数。
上述中频感应炉用衬料的成型工艺，包括以下步骤：
(1)准备炉衬打结用具，配制打结料，即衬料组合物；
(2)准备坩埚模；坩埚模的外壳光滑无锈迹，在坩埚模周围均匀的设置有透气孔；
(3)在坩埚壁与感应圈之间铺设云母纸；
(4)铺设一层打结料，层厚为80mm，用平锤打实，以后每层均为30mm，至炉底时铲除以保持炉底水平，加料的时候应该分散铺平，不能成堆，并且捣打过程中硬垂直向下一插到底，但应该避免将绝缘填充物穿透；每层的捣筑先边缘后中心，直至捣筑时有反挫力为准，第一层的打结时间为60min，以后每层的打结时间为30min。
(5)安放坩埚模，使坩埚模中心严格固定在感应器线圈的中心轴线上；
(6)修筑炉口和炉嘴；以水玻璃作为粘合剂，拌以适量的硼酸水和打结料混合并捏合成型；
(7)打结完毕后进行烘炉和烧结。
实施例5
一种中频感应炉用衬料，由衬料组合物组成，以石英砂100重量份为基准，所述的衬料组合物包括：石英砂100重量份、锆英粉35重量份、耐热填料30重量份、硼酸8重量份；
所述的耐热填料包括：粒度为6mm的碳化硅粗颗粒6.38重量份、粒度为2mm的氮化铝中颗粒7.66重量份、粒度为0.5mm的氧化铁细颗粒15.96重量份；
所述的锆英粉由ZrO2 85％、SiO2 27％、TiO2 0.4％、Fe2O3 0.5％、Al2O3 0.3％复配而成，上述百分含量为质量百分数。
上述中频感应炉用衬料的成型工艺，包括以下步骤：
(1)准备炉衬打结用具，配制打结料，即衬料组合物；
(2)准备坩埚模；坩埚模的外壳光滑无锈迹，在坩埚模周围均匀的设置有透气孔；
(3)在坩埚壁与感应圈之间铺设玻璃丝布；
(4)铺设一层打结料，层厚为100mm，用平锤打实，以后每层均为50mm，至炉底时铲除以保持炉底水平，加料的时候应该分散铺平，不能成堆，并且捣打过程中硬垂直向下一插到底，但应该避免将绝缘填充物穿透；每层的捣筑先边缘后中心，直至捣筑时有反挫力为准，第一层的打结时间为60min，以后每层的打结时间为40min。
(5)安放坩埚模，使坩埚模中心严格固定在感应器线圈的中心轴线上；
(6)修筑炉口和炉嘴；以水玻璃作为粘合剂，拌以适量的硼酸水和打结料混合并捏合成型；
(7)打结完毕后进行烘炉和烧结。
本发明提供的中频感应炉用衬料，通过粗细粒度的耐热填料的配伍，结合打结成型工艺，形成的衬料致密性高，强度高，确保了中频感应炉在使用过程中的安全可靠。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。