專利名稱：一種直流電弧感應爐用坩堝及其制造方法
一種直流電弧感應爐用坩堝及其制造方法技術領域
本發明屬于冶金設備技術領域，特別涉及鋼鐵冶煉用直流電弧感應爐用坩堝及其制造方法。
背景技術：
近十多年以來，國內冶金、鑄造及特種設備制造企業越來越多地采用感應電爐進行金屬熔化、保溫和澆注作業。這主要是由于感應電爐與其它的金屬熔煉設備相比，具有熔化過程中金屬燒損小、化學成分和溫度均勻，且易于控制、操作靈活、適合間斷澆注等優點； 同時感應電爐的作業環境好，使用中不會產生煙塵和廢氣，對空氣及環境污染較小，便于組織生產和管理。現在，感應電爐已經成為新建冶金、鑄造等企業技術改造中首選的熔煉設備。
坩堝是感應爐的主要組成部分，其主要是熔融金屬和進行電熱轉換的部件。它不僅要承受盛載熔液和電磁作用的壓力，還要經受由于電磁力作用使金屬液攪動產生的沖刷。由于坩堝本身是熱源，因而制作時必須考慮其一定的熱強度、耐高溫和耐腐蝕性，從而達到較長的使用壽命。
目前廣泛使用的直流電弧感應爐用坩堝，其結構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的方式制造，應用此方法制作坩堝人工勞動強度大，在打結過程中人工搗打強度不均導致坩堝使用壽命短，制約了直流電弧感應爐的生產效率和設備的利用率。還有部分坩堝為雙層復合結構，內層為熔煉用的具有低分解壓的高化學穩定性坩堝料的內殼，外層為起保溫、支撐作用的低成本坩堝材料的外殼。此發明工藝復雜，坩堝強度低，不適用于連續生產使用。發明內容
為了克服上述現有技術的缺點，本發明所要解決的技術問題是提供一種直流電弧感應爐用坩堝及其制造方法，替代直接在直流電弧感應爐上打結坩堝的生產方式，采用部分打結與預制成型坩堝配合的方式制造高強度坩堝，節省人工，有效提高坩堝強度，延長使用壽命，大大提高了直流電弧感應爐生產效率和設備的利用率，降低生產成本。
本發明的目的是通過如下技術方案實現
I、本發明一種直流電弧感應爐用坩堝，包括緊貼于感應圈內側的坩堝套、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制坩堝，坩堝套與預制坩堝之間、預制坩堝與底電極之間以及預制坩堝與爐體底襯之間有打結層，預制坩堝將底電極包圍，預制坩堝中心與底電極中心重合。
2、本發明一種直流電弧感應爐用坩堝的制造方法，由以下步驟組成
I)感應爐內部清理
制造坩堝之前應對感應爐內部進行清理(清掃爐體內部沙粒，灰塵以及其他雜質)；
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行打磨處理，保證其表面光潔，無污染物；對底電極表面進行清理，保證其表面無灰塵及其它無污染物，底電極可以是Mg-C質，石墨質，金屬陶瓷質、耐高溫金屬或是其他耐高溫導電材料制成；3)添加導電介質將高效電接觸導電膏均勻涂抹在底電極與爐體底襯接觸面，并將涂抹好導電膏的底電極放置于感應爐底底襯上，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，圍繞將爐內感應圈包裹一圈，確保爐體底襯與感應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圈與爐襯之間的絕緣，二是防止砂料在打結過程中從感應圈匝間溢出；5)制作打結料打結料由不同的打結原料按不同粒度混合并添加一定比例的粘結劑混合均勻而成，打結原料可以是電熔鎂砂，石英砂或是剛玉質，打結原料粒度為O. 09mm 7mm，粘結劑可以是硼酸、鹵水或水玻璃；6)制作預制坩堝預制坩堝通過機械加工方式加工而成，其加工工藝為制作打結料，打結料機械成型(可以是壓制成型、噴射成型、注射成型或是熱等靜壓成型)，最后經高溫燒結而成。預制坩堝形狀為符合感應爐爐體尺寸的錐筒型，預制坩堝材質和打結料一致。7)打結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料，并將其搗打結實，打結料的厚度控制在底電極高度的1/3 1/2處；然后將預制坩堝置于底層打結料上，保證預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，將打結料分批次加入到底電極與預制坩堝間隙中，每次加入一圈爐打結料的高度約為5 20_左右，然后對打結料進行反復搗打直至打實為止，同樣再將打結料分批次加入到坩堝套與預制坩堝間隙中，每次加入一圈爐打結料的高度約為5 50_左右，然后對打結料進行反復搗打直至打實為止，按此方法將爐襯剩余部分打結完畢；至此即完成了直流電弧感應爐坩堝的制造工作。使用此方法制造坩堝，首先節省人工，例如利用傳統的方式制作一個500Kg坩堝每次需4小時，而利用此方式只需I小時，提高了生產效率；其次有效提高坩堝強度，延長使用壽命，采用傳統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，達到30 50h/每個坩堝。總體來講提高了直流電弧感應爐生產效率和設備的利用率，降低了生產成本。


圖I是直流電弧感應爐 甘禍不意圖；其中I :感應線圈；2 :坩堝套；3 :打結層；4 :預制坩堝；5 :底電極；6 :爐體底襯；7 爐底中心孔洞。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明
實施例
應用此發明方法制造了 500Kg直流電弧感應爐用坩堝，具體結構及方法如下
緊貼于感應圈I內側的坩堝套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外圍的預制坩堝4，坩堝套2與預制坩堝4之間、預制坩堝4與底電極 5之間以及預制坩堝4與爐體底襯6之間有打結層3，預制坩堝4將底電極5包圍，預制坩堝4中心與底電極5中心重合。
底電極選用Mg-C質，具體尺寸為Φ400ι πι (外徑)XlOOmm (厚)，底電極底孔尺寸 Φ90πιιη ;
預制坩堝尺寸具體為頂部內徑Φ460ι πι，下部內徑Φ440ι πι，高780mm，坩堝壁厚 50mm,材質和打結料一致。
制作此坩堝方法為
I、感應爐內部清理
對感應爐內部進行清理(清掃爐體內部沙粒,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行打磨處理，并對底電極表面進行清理,用抹布將電極表面灰塵清理干凈；
3、添加導電介質
將高效電接觸導電膏均勻涂抹在底電極與爐體底襯接觸面，并將涂抹好導電膏的底電極放置于感應爐底底襯上，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
用石棉布將爐內感應圈包裹一圈，確保爐體底襯與感應圈完全被坩堝套隔離。
5、制作打結料
將打結原料電熔鎂砂(MgO質量百分數98%)按不同粒度混合占質量百分數30% 的粒度控制在3 7mm，質量百分數40%的打結料粒度控制在O. 5 3mm，質量百分數30%的打結料粒度控制小于180目，選用硼酸為粘結劑，硼酸的用量控制在打結原料質量百分數的O.8%，確保硼酸和電熔鎂砂混料均勻后為打結料；
6)制作預制坩堝
預制坩堝的加工是通過將打結料壓制成型后經1200°C燒結4h后而成預制坩堝形狀為符合感應爐爐體尺寸筒形，尺寸具體為頂部內徑Φ460πιπι，底部內徑Φ440πιπι，高 780mm，坩堝壁厚50mm。
7)打結坩堝
將打結料鋪在爐底底襯上，并將其搗打結實，打結料的厚度控制在底電極高度的 1/2處左右，約為40mm ;然后將預制坩堝置于底層打結料上，保證預制坩堝中心位于底電極中心及爐體底襯中心處，預制坩堝與底電極之間一周間隙為20mm，預制坩堝與坩堝套之間的間隙為15mm ;最后將打結料分批次加入到底電極與預制坩堝間隙中，每次加入一圈爐襯材料的高度約為20_左右，然后對打結料進行反復搗打直至打實為止，同樣再將打結料分批次加入到坩堝套與預制坩堝間隙中，每次加入一圈爐打結料的高度約為50_左右，然后對打結料進行反復搗打直至打實為止。應用此工藝制造的500Kg直流電弧感應爐坩堝進行了常規冶煉操作，應用效果明顯由于傳統坩堝的使用效果，對比效果見表I。表I實施例應用效果
權利要求
1.一種直流電弧感應爐用坩堝，包括緊貼于感應圈(I)內側的坩堝套(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)外圍的預制坩堝(4)，坩堝套(2)與預制坩堝(4)之間、預制坩堝(4)與底電極(5)之間以及預制坩堝(4)與爐體底襯(6)之間有打結層(3)，預制坩堝(4)將底電極(5)包圍，預制坩堝(4)中心與底電極(5)中心重合。
2.一種直流電弧感應爐用坩堝的制造方法，包括感應爐內部清理；爐體底襯及底電極表面處理；添加導電介質；制作坩堝套；打結坩堝；其特征在于所述打結坩堝，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料，并將其搗打結實，打結料的厚度控制在底電極(5)高度的1/3 1/2處；然后將預制坩堝(4)置于底層打結料上，保證預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，將打結料分批次加入到底電極(5)與預制坩堝(4)間隙中，每次加入一圈爐打結料的高度為5 20mm左右，然后對打結料進行反復搗打直至打實為止，同樣再將打結料分批次加入到坩堝套(2)與預制坩堝(4)間隙中，每次加入一圈爐打結料的高度為5 50_左右，然后對打結料進行反復搗打直至打實為止。
3.根據權利要求2所述的直流電弧感應爐用坩堝的制造方法，其特征在于預制坩堝是將打結料機械成型，最后經高溫燒結而成。
4.根據權利要求2所述的直流電弧感應爐用坩堝的制造方法，其特征在于所述打結料由不同的打結原料按不同粒度混合并添加粘結劑混合均勻而成，打結原料是電熔鎂砂，石英砂或是剛玉質任意一種，粒度為O. 09 7mm，粘結劑是硼酸、鹵水或水玻璃任意一種。
全文摘要
本發明公開一種直流電弧感應爐用坩堝及其制造方法，包括緊貼于感應圈內側的坩堝套、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制坩堝，坩堝套與預制坩堝之間、預制坩堝與底電極之間以及預制坩堝與爐體底襯之間有打結層，預制坩堝將底電極包圍，預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，達到30～50h/每個坩堝。總體來講提高了直流電弧感應爐生產效率和設備的利用率，降低了生產成本。
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 優先權日2012年10月23日
發明者賈吉祥, 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