專利名稱：一種直流電弧感應(yīng)爐用坩堝及其制造方法
一種直流電弧感應(yīng)爐用坩堝及其制造方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于冶金設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及鋼鐵冶煉用直流電弧感應(yīng)爐用坩堝及其制造方法。
背景技術(shù)：
近十多年以來，國內(nèi)冶金、鑄造及特種設(shè)備制造企業(yè)越來越多地采用感應(yīng)電爐進(jìn)行金屬熔化、保溫和澆注作業(yè)。這主要是由于感應(yīng)電爐與其它的金屬熔煉設(shè)備相比，具有熔化過程中金屬燒損小、化學(xué)成分和溫度均勻，且易于控制、操作靈活、適合間斷澆注等優(yōu)點(diǎn)； 同時感應(yīng)電爐的作業(yè)環(huán)境好，使用中不會產(chǎn)生煙塵和廢氣，對空氣及環(huán)境污染較小，便于組織生產(chǎn)和管理?，F(xiàn)在，感應(yīng)電爐已經(jīng)成為新建冶金、鑄造等企業(yè)技術(shù)改造中首選的熔煉設(shè)備。
坩堝是感應(yīng)爐的主要組成部分，其主要是熔融金屬和進(jìn)行電熱轉(zhuǎn)換的部件。它不僅要承受盛載熔液和電磁作用的壓力，還要經(jīng)受由于電磁力作用使金屬液攪動產(chǎn)生的沖刷。由于坩堝本身是熱源，因而制作時必須考慮其一定的熱強(qiáng)度、耐高溫和耐腐蝕性，從而達(dá)到較長的使用壽命。
目前廣泛使用的直流電弧感應(yīng)爐用坩堝，其結(jié)構(gòu)都是將坩堝襯坐落于底電極上， 而坩堝襯都采用耐火材料打結(jié)的方式制造，應(yīng)用此方法制作坩堝人工勞動強(qiáng)度大，在打結(jié)過程中人工搗打強(qiáng)度不均導(dǎo)致坩堝使用壽命短，制約了直流電弧感應(yīng)爐的生產(chǎn)效率和設(shè)備的利用率。還有部分坩堝為雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為熔煉用的具有低分解壓的高化學(xué)穩(wěn)定性坩堝料的內(nèi)殼，外層為起保溫、支撐作用的低成本坩堝材料的外殼。此發(fā)明工藝復(fù)雜，坩堝強(qiáng)度低，不適用于連續(xù)生產(chǎn)使用。發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種直流電弧感應(yīng)爐用坩堝及其制造方法，替代直接在直流電弧感應(yīng)爐上打結(jié)坩堝的生產(chǎn)方式，采用部分打結(jié)與預(yù)制成型坩堝配合的方式制造高強(qiáng)度坩堝，節(jié)省人工，有效提高坩堝強(qiáng)度，延長使用壽命，大大提高了直流電弧感應(yīng)爐生產(chǎn)效率和設(shè)備的利用率，降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)
I、本發(fā)明一種直流電弧感應(yīng)爐用坩堝，包括緊貼于感應(yīng)圈內(nèi)側(cè)的坩堝套、坐落在爐體底襯上的底電極，其特征在于還包括安裝在底電極外圍的預(yù)制坩堝，坩堝套與預(yù)制坩堝之間、預(yù)制坩堝與底電極之間以及預(yù)制坩堝與爐體底襯之間有打結(jié)層，預(yù)制坩堝將底電極包圍，預(yù)制坩堝中心與底電極中心重合。
2、本發(fā)明一種直流電弧感應(yīng)爐用坩堝的制造方法，由以下步驟組成
I)感應(yīng)爐內(nèi)部清理
制造坩堝之前應(yīng)對感應(yīng)爐內(nèi)部進(jìn)行清理(清掃爐體內(nèi)部沙粒，灰塵以及其他雜質(zhì))；
2)爐體底襯及底電極表面處理用300 500目的砂紙對爐體底襯表面進(jìn)行打磨處理，保證其表面光潔，無污染物；對底電極表面進(jìn)行清理，保證其表面無灰塵及其它無污染物，底電極可以是Mg-C質(zhì)，石墨質(zhì)，金屬陶瓷質(zhì)、耐高溫金屬或是其他耐高溫導(dǎo)電材料制成；3)添加導(dǎo)電介質(zhì)將高效電接觸導(dǎo)電膏均勻涂抹在底電極與爐體底襯接觸面，并將涂抹好導(dǎo)電膏的底電極放置于感應(yīng)爐底底襯上，保證底電極中心孔洞與爐體底襯中心孔洞重合，然后對底電極施加一定壓力，保證底電極與爐體底襯接觸緊密；4)制作坩堝套
取制作坩堝套的材料，圍繞將爐內(nèi)感應(yīng)圈包裹一圈，確保爐體底襯與感應(yīng)圈完全被坩堝套隔離，制作坩堝套的材料可以是石棉布、剛紙或玻璃纖維布等，它們的作用一是增加感應(yīng)圈與爐襯之間的絕緣，二是防止砂料在打結(jié)過程中從感應(yīng)圈匝間溢出；5)制作打結(jié)料打結(jié)料由不同的打結(jié)原料按不同粒度混合并添加一定比例的粘結(jié)劑混合均勻而成，打結(jié)原料可以是電熔鎂砂，石英砂或是剛玉質(zhì)，打結(jié)原料粒度為O. 09mm 7mm，粘結(jié)劑可以是硼酸、鹵水或水玻璃；6)制作預(yù)制坩堝預(yù)制坩堝通過機(jī)械加工方式加工而成，其加工工藝為制作打結(jié)料，打結(jié)料機(jī)械成型(可以是壓制成型、噴射成型、注射成型或是熱等靜壓成型)，最后經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。預(yù)制坩堝形狀為符合感應(yīng)爐爐體尺寸的錐筒型，預(yù)制坩堝材質(zhì)和打結(jié)料一致。7)打結(jié)坩堝上述工作做完后，需要在位于底電極與坩堝套之間的爐底底襯上鋪一層處理好的打結(jié)料，并將其搗打結(jié)實，打結(jié)料的厚度控制在底電極高度的1/3 1/2處；然后將預(yù)制坩堝置于底層打結(jié)料上，保證預(yù)制坩堝中心位于底電極中心及爐體底襯中心處，同時保證在預(yù)制坩堝與底電極之間留有一周等距間隙，間隙控制在5 30mm，并且還要保證預(yù)制坩堝與坩堝套之間留有一周均勻等距間隙，間隙控制在I 20mm，將打結(jié)料分批次加入到底電極與預(yù)制坩堝間隙中，每次加入一圈爐打結(jié)料的高度約為5 20_左右，然后對打結(jié)料進(jìn)行反復(fù)搗打直至打?qū)崬橹梗瑯釉賹⒋蚪Y(jié)料分批次加入到坩堝套與預(yù)制坩堝間隙中，每次加入一圈爐打結(jié)料的高度約為5 50_左右，然后對打結(jié)料進(jìn)行反復(fù)搗打直至打?qū)崬橹?，按此方法將爐襯剩余部分打結(jié)完畢；至此即完成了直流電弧感應(yīng)爐坩堝的制造工作。使用此方法制造坩堝，首先節(jié)省人工，例如利用傳統(tǒng)的方式制作一個500Kg坩堝每次需4小時，而利用此方式只需I小時，提高了生產(chǎn)效率；其次有效提高坩堝強(qiáng)度，延長使用壽命，采用傳統(tǒng)的方式坩堝的使用壽命平均為5 20h/每個坩堝，而利用此方法制作的坩堝使用壽命可以延長一倍多，達(dá)到30 50h/每個坩堝?？傮w來講提高了直流電弧感應(yīng)爐生產(chǎn)效率和設(shè)備的利用率，降低了生產(chǎn)成本。


圖I是直流電弧感應(yīng)爐 甘禍不意圖；其中I :感應(yīng)線圈；2 :坩堝套；3 :打結(jié)層；4 :預(yù)制坩堝；5 :底電極；6 :爐體底襯；7 爐底中心孔洞。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
實施例
應(yīng)用此發(fā)明方法制造了 500Kg直流電弧感應(yīng)爐用坩堝，具體結(jié)構(gòu)及方法如下
緊貼于感應(yīng)圈I內(nèi)側(cè)的坩堝套2、坐落在爐體底襯6上的底電極5，其特征在于還包括安裝在底電極5外圍的預(yù)制坩堝4，坩堝套2與預(yù)制坩堝4之間、預(yù)制坩堝4與底電極 5之間以及預(yù)制坩堝4與爐體底襯6之間有打結(jié)層3，預(yù)制坩堝4將底電極5包圍，預(yù)制坩堝4中心與底電極5中心重合。
底電極選用Mg-C質(zhì)，具體尺寸為Φ400ι πι (外徑)XlOOmm (厚)，底電極底孔尺寸 Φ90πιιη ;
預(yù)制坩堝尺寸具體為頂部內(nèi)徑Φ460ι πι，下部內(nèi)徑Φ440ι πι，高780mm，坩堝壁厚 50mm,材質(zhì)和打結(jié)料一致。
制作此坩堝方法為
I、感應(yīng)爐內(nèi)部清理
對感應(yīng)爐內(nèi)部進(jìn)行清理(清掃爐體內(nèi)部沙粒,灰塵);
2、爐體底襯及底電極表面處理
用300目的砂紙對爐體底襯表面進(jìn)行打磨處理，并對底電極表面進(jìn)行清理,用抹布將電極表面灰塵清理干凈；
3、添加導(dǎo)電介質(zhì)
將高效電接觸導(dǎo)電膏均勻涂抹在底電極與爐體底襯接觸面，并將涂抹好導(dǎo)電膏的底電極放置于感應(yīng)爐底底襯上，保證底電極中心孔洞與爐體底襯中心孔洞7重合，然后對底電極施加IOOKg壓力并保持lh，保證底電極與爐體底襯接觸緊密；
4、制作坩堝套
用石棉布將爐內(nèi)感應(yīng)圈包裹一圈，確保爐體底襯與感應(yīng)圈完全被坩堝套隔離。
5、制作打結(jié)料
將打結(jié)原料電熔鎂砂(MgO質(zhì)量百分?jǐn)?shù)98%)按不同粒度混合占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)30% 的粒度控制在3 7mm，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)40%的打結(jié)料粒度控制在O. 5 3mm，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)30%的打結(jié)料粒度控制小于180目，選用硼酸為粘結(jié)劑，硼酸的用量控制在打結(jié)原料質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的O.8%，確保硼酸和電熔鎂砂混料均勻后為打結(jié)料；
6)制作預(yù)制坩堝
預(yù)制坩堝的加工是通過將打結(jié)料壓制成型后經(jīng)1200°C燒結(jié)4h后而成預(yù)制坩堝形狀為符合感應(yīng)爐爐體尺寸筒形，尺寸具體為頂部內(nèi)徑Φ460πιπι，底部內(nèi)徑Φ440πιπι，高 780mm，坩堝壁厚50mm。
7)打結(jié)坩堝
將打結(jié)料鋪在爐底底襯上，并將其搗打結(jié)實，打結(jié)料的厚度控制在底電極高度的 1/2處左右，約為40mm ;然后將預(yù)制坩堝置于底層打結(jié)料上，保證預(yù)制坩堝中心位于底電極中心及爐體底襯中心處，預(yù)制坩堝與底電極之間一周間隙為20mm，預(yù)制坩堝與坩堝套之間的間隙為15mm ;最后將打結(jié)料分批次加入到底電極與預(yù)制坩堝間隙中，每次加入一圈爐襯材料的高度約為20_左右，然后對打結(jié)料進(jìn)行反復(fù)搗打直至打?qū)崬橹?，同樣再將打結(jié)料分批次加入到坩堝套與預(yù)制坩堝間隙中，每次加入一圈爐打結(jié)料的高度約為50_左右，然后對打結(jié)料進(jìn)行反復(fù)搗打直至打?qū)崬橹?。?yīng)用此工藝制造的500Kg直流電弧感應(yīng)爐坩堝進(jìn)行了常規(guī)冶煉操作，應(yīng)用效果明顯由于傳統(tǒng)坩堝的使用效果，對比效果見表I。表I實施例應(yīng)用效果
權(quán)利要求
1.一種直流電弧感應(yīng)爐用坩堝，包括緊貼于感應(yīng)圈(I)內(nèi)側(cè)的坩堝套(2)、坐落在爐體底襯(6)上的底電極(5)，其特征在于還包括安裝在底電極(5)外圍的預(yù)制坩堝(4)，坩堝套(2)與預(yù)制坩堝(4)之間、預(yù)制坩堝(4)與底電極(5)之間以及預(yù)制坩堝(4)與爐體底襯(6)之間有打結(jié)層(3)，預(yù)制坩堝(4)將底電極(5)包圍，預(yù)制坩堝(4)中心與底電極(5)中心重合。
2.一種直流電弧感應(yīng)爐用坩堝的制造方法，包括感應(yīng)爐內(nèi)部清理；爐體底襯及底電極表面處理；添加導(dǎo)電介質(zhì)；制作坩堝套；打結(jié)坩堝；其特征在于所述打結(jié)坩堝，需要在位于底電極(5)與坩堝套(2)之間的爐底底襯上鋪一層打結(jié)料，并將其搗打結(jié)實，打結(jié)料的厚度控制在底電極(5)高度的1/3 1/2處；然后將預(yù)制坩堝(4)置于底層打結(jié)料上，保證預(yù)制坩堝中心位于底電極中心及爐體底襯中心處，同時保證在預(yù)制坩堝(4)與底電極(5)之間留有一周等距間隙，間隙控制在5 30mm，并且還要保證預(yù)制坩堝(4)與坩堝套(2)之間留有一周均勻等距間隙，間隙控制在I 20mm，將打結(jié)料分批次加入到底電極(5)與預(yù)制坩堝(4)間隙中，每次加入一圈爐打結(jié)料的高度為5 20mm左右，然后對打結(jié)料進(jìn)行反復(fù)搗打直至打?qū)崬橹?，同樣再將打結(jié)料分批次加入到坩堝套(2)與預(yù)制坩堝(4)間隙中，每次加入一圈爐打結(jié)料的高度為5 50_左右，然后對打結(jié)料進(jìn)行反復(fù)搗打直至打?qū)崬橹埂?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電弧感應(yīng)爐用坩堝的制造方法，其特征在于預(yù)制坩堝是將打結(jié)料機(jī)械成型，最后經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電弧感應(yīng)爐用坩堝的制造方法，其特征在于所述打結(jié)料由不同的打結(jié)原料按不同粒度混合并添加粘結(jié)劑混合均勻而成，打結(jié)原料是電熔鎂砂，石英砂或是剛玉質(zhì)任意一種，粒度為O. 09 7mm，粘結(jié)劑是硼酸、鹵水或水玻璃任意一種。
全文摘要
本發(fā)明公開一種直流電弧感應(yīng)爐用坩堝及其制造方法，包括緊貼于感應(yīng)圈內(nèi)側(cè)的坩堝套、坐落在爐體底襯上的底電極，還包括安裝在底電極外圍的預(yù)制坩堝，坩堝套與預(yù)制坩堝之間、預(yù)制坩堝與底電極之間以及預(yù)制坩堝與爐體底襯之間有打結(jié)層，預(yù)制坩堝將底電極包圍，預(yù)制坩堝中心與底電極中心重合。利用此方法制作的坩堝使用壽命可以延長一倍多，達(dá)到30～50h/每個坩堝。總體來講提高了直流電弧感應(yīng)爐生產(chǎn)效率和設(shè)備的利用率，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號F27B14/10GK102937373SQ20121040869
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者賈吉祥, 廖相巍, 曹東, 趙剛, 李廣幫, 郭慶濤, 朱曉雷 申請人:鞍鋼股份有限公司