[發(fā)明專利]一種感應(yīng)爐襯用硅質(zhì)燒成坩堝的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011335851.3
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112341171A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅旭東;趙嘉亮;丁國強;王少陽;遇龍
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧科技大學(xué)
• 主分類號: C04B35/14
• 分類號: C04B35/14;C04B35/622
• 代理公司: 鞍山順程商標(biāo)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 21246
• 代理人: 范偉琪

本發(fā)明提供一種感應(yīng)爐襯用硅質(zhì)燒成坩堝的制備方法，屬于高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域。以礦山開采高品質(zhì)硅石為原料，經(jīng)破粉碎和篩分后，得到8?6mm、5?4mm、3?2mm、1?0.074mm、200目以下的物料，與結(jié)合劑經(jīng)混煉、成型、干燥和燒成制得硅質(zhì)燒成坩堝。與現(xiàn)有技術(shù)相比，使用本發(fā)明制備的硅質(zhì)燒成坩堝的爐襯材料含有雜質(zhì)含量少，顯著提高其在熔煉過程中抗侵蝕能力，有效阻止高溫熔體對其沖刷和熔渣的侵蝕，延長感應(yīng)爐的使用壽命，并且很大程度上提高材料的抗熱震能力，使產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)爐內(nèi)長期穩(wěn)定生產(chǎn)運轉(zhuǎn)，提高工作效率而增加企業(yè)獲利利潤。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域，具體涉及一種感應(yīng)爐襯用硅質(zhì)燒成坩堝的制備方法。

背景技術(shù)

感應(yīng)爐因其熔化速度快、金屬熔體溫度高、化學(xué)成分均勻等優(yōu)點,作為冶煉高溫合金和特種合金的熔煉設(shè)備，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。爐襯是感應(yīng)爐的重要組成部分之一,它不僅起容器支撐的作用,也參與冶金物理和化學(xué)反應(yīng)過程,對中頻感應(yīng)爐的安全穩(wěn)定運行和鋼的質(zhì)量有重要影響。由于合金在熔煉過程中操作溫度高，爐襯長期處于復(fù)雜惡劣的工作環(huán)境，長期承受著高溫液體對內(nèi)壁的沖刷和熔渣的侵蝕，導(dǎo)致其使用壽命下降，降低熔體品質(zhì)變差。因此，爐襯材料選擇和制備工藝直接影響感應(yīng)爐的使用壽命長短和生成效率。目前，一般使用剛玉質(zhì)坩堝、鎂質(zhì)坩堝等作為感應(yīng)爐爐襯材料，雖然它們具有耐火度高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、強度大的特點，但是在苛刻冶煉環(huán)境下反復(fù)使用過程中，抗侵蝕效果是并不太理想，爐體使用還需進一步改善。所以，制備一種高性能的感應(yīng)爐襯材料的方法一直是備受國內(nèi)外企業(yè)所關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種具有良好的強度，優(yōu)良的抗熱震和抗侵蝕的能力的感應(yīng)爐襯用硅質(zhì)燒成坩堝的制備方法，本發(fā)明通過破粉碎、篩分、混煉、成型、干燥、燒成得到的硅質(zhì)坩堝用于感應(yīng)爐中，能有效提高感應(yīng)爐爐體的使用壽命。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種感應(yīng)爐襯用硅質(zhì)燒成坩堝的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

（1）將礦山開采的高品質(zhì)硅石進行破粉碎，得到硅石塊料；

（2）將硅石塊料篩分，分別得到粒度為8-6mm、5-4mm、3-2mm、1-0.074mm、200目以下的物料；

（3）以質(zhì)量百分比計，將15-25%粒度為8-6mm的物料、15-25%粒度為5-4mm的物料、15-25%粒度為3-2mm的物料、15-25%粒度為1-0.074mm的物料和20-30%粒度為200目以下的物料和2-5%的結(jié)合劑共同混煉5-30min，得到混合物料；

（4）將混合物料放入模具中以100-300MPa機壓成型，得成型坯體；

（5）將成型坯體在100-200℃下干燥24-40h，得干燥成型坯體；

（6）將干燥成型坯體在1400-1450℃條件下燒成5-10h，隨爐自然冷卻，即得硅質(zhì)燒成坩堝。

所述步驟（1）中高品質(zhì)硅石中SiO₂含量＞98%。

所述步驟（3）中結(jié)合劑為濃度20-50%的石灰乳。

所述步驟（3）中的混煉設(shè)備為濕碾機或高速混煉機。

所述步驟（4）中的成型設(shè)備為單軸加壓的壓磚機或等靜壓機。

在制備硅質(zhì)燒成坩堝的爐襯材料的過程中，石英會發(fā)生復(fù)雜多晶轉(zhuǎn)變，伴隨著體積膨脹，這種殘余膨脹會使切縫密合，保證材料具有良好的氣密性合強度。該材料中石英主要晶相是鱗石英，其具有矛頭狀雙晶相互交錯的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠有效提高制品的抗熱震性能和力學(xué)強度。同時，引入一定量的結(jié)合劑促進鱗石英相形成，抑制方石英和殘余石英相數(shù)量，防止在燒結(jié)過程中產(chǎn)生制品松散和開裂的現(xiàn)象。