一种刚玉坩埚及其制备方法技术

一种刚玉坩埚及其制备方法，属于感应炉技术领域。其特征在于，原料重量份组成为：刚玉60~70份、尖晶石20~25份、活性氧化铝3~8份、电熔氧化镁2~5份、红柱石5~10份、结合剂5~8份。本发明专利技术的刚玉坩埚中引入的红柱石分解形成的SiO2与刚玉砂细粉、氧化铝微粉中的Al2O3通过反应烧结形成莫来石网络穿插于氧化铝骨料之间，提高了制品热震性和强度。氧化铝微粉及红柱石微粉的引入使莫来石化温度提前至小于1000℃，制品具有较强的中高温强度。基质中引入的尖晶石以及原位形成的尖晶石，对碱性渣的抗侵蚀性抗渗透性增强。

A corundum crucible and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种刚玉坩埚及其制备方法
一种刚玉坩埚及其制备方法，属于感应炉

技术介绍
随着国内感应炉朝着高效率、快速熔化、大型化方向发展，炉衬材料要求越来越苛刻。坩埚是精密铸造工业高温感应炉的重要组成部分，是熔化和精炼钢液的容器。坩埚长期与高温钢水、炉渣和气体直接接触，容易被侵蚀损毁，钢液会被污染。熔炼金属是间歇性作业过程，坩埚周期性地承受加热和冷却作用，容易产生裂纹，甚至剥落，导致渗钢而破坏。因此，要求坩埚应具有良好的抗热震性，抗侵蚀性和化学稳定性，以提高使用寿命降低冶炼成本。目前感应炉坩埚的使用寿命较低，国外进口产品一般在100炉左右，并且费用较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种耐高温、高强度、高致密的热膨胀率小、抗熔渣、钢液侵蚀的刚玉坩埚及其制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该刚玉坩埚，其特征在于，原料重量份组成为：刚玉60~70份、尖晶石20~25份、活性氧化铝3~8份、电熔氧化镁2~5份、红柱石5~10份、结合剂5~8份。本专利技术的刚玉坩埚中引入的红柱石分解形成的SiO2与刚玉砂细粉、氧化铝微粉中的AL2O3通过反应烧结形成莫来石网络穿插于氧化铝骨料之间，提高了制品热震性和强度。氧化铝微粉及红柱石微粉的引入使莫来石化温度提前至小于1000℃，这样制品同时具有较强的中高温强度。优选的，所述的刚玉为6-3mm板状刚玉、3-1mm板状刚玉、1-0mm板状刚玉和240目刚玉砂的混合刚玉，6-3mm板状刚玉、3-1mm板状刚玉、1-0mm板状刚玉和240目刚玉砂的质量比为10:24:10:3。优选的刚玉种类和颗粒级配，能保证刚玉坩埚更加致密高强。优选的，所述的活性氧化铝为安迈CL370C。优选的，所述的电熔氧化镁为粒度为0.5-0mm的98电熔镁砂。优选的电熔氧化镁种类和颗粒级配，能保证刚玉坩埚更加致密高强。所述的尖晶石为100目70电熔镁铝尖晶石、90烧结富铝尖晶石微粉。优选的，所述的红柱石为200目红柱石细粉。优选的，所述的结合剂为拉法基水泥SECAR-71、三聚磷酸钠、有机结合剂树胶水和水的混合物，拉法基水泥SECAR-71、三聚磷酸钠、有机结合剂树胶水和水的质量比为0.2~0.5：0.15~0.2：3~5：5~6。本专利技术提供一种独特组成和配比的结合剂，能将原料在煅烧过程中紧密得结合，抗热震稳定性、力学性能得到大大的提高。一种刚玉坩埚的制备方法，其特征在于，制备步骤为：1）将各种的细粉原料按配比制成混合粉备用；2）在坩埚模具上刷涂脱模剂后固定，放置于振动台上，备用；3）按颗粒料、结合剂、混合粉的顺序依次放入搅拌机搅拌，混合均匀后出料；4）开启振动台，将搅拌好的料注入坩埚模具中，边振动边加料，待料充满模具，继续振动排出空气，关闭振动台，养护18h~24h后脱模，脱模后得半成品，控制湿坯体密≥2.8g/cm3；5）经50℃~110℃烘干24h~48h，干坯残余水分≤0.5%；在1570℃~1630℃烧制6h~9h烧成。本专利技术的制备方法与原料搭配性更好，保证坩埚的成品率和性能。优选的，步骤5）中经70℃~80℃烘干24h~26h。优选的，步骤5）中在1590℃~1610℃烧制7h~8h烧成。优选的制备条件下产品的质量更好。与现有技术相比，本专利技术的所具有的有益效果是：专利技术提供一种用于精密铸造工业高温感应炉用刚玉-尖晶石-莫来石坩埚。本专利技术的刚玉坩埚中引入的红柱石细粉分解形成的SiO2与刚玉砂细粉、氧化铝微粉中的AL2O3通过反应烧结形成莫来石网络穿插于氧化铝骨料之间，提高了制品热震性和强度。氧化铝微粉及红柱石微粉的引入使莫来石化温度提前至小于1000℃，这样制品同时具有较强的中高温强度。莫来石和镁铝尖晶石的熔点分别为1819℃和2135℃,镁铝尖晶石(MA)属立方晶系，莫来石属斜方晶系，两者的热膨胀和弹性模量存在差异（尖晶石的热膨胀系数为7.6×10-6/℃，莫来石的热膨胀系数为5.3×10-6/℃），因此在尖晶石材料中加入莫来石可以起到复相增韧的作用，两者具有高熔点、非常低的热膨胀性、高的抗热震性和抗熔渣的侵蚀性。本专利技术的刚玉坩埚中引入的电熔镁砂与AL2O3反应生成原位尖晶石，在基质中分布更为均匀，吸收渣中的FeO和MnO形成固溶体，能更有效地阻止渣中FeO和MnO的渗透，抗渣性能提高。本专利技术的刚玉坩埚中引入的CL370C替代一般氧化铝微粉，减水效果好，提高坩埚高温强度。本专利技术的工艺采用石膏模具成型。料浆边浇注边振动，使料浆充满振实整个模具空间，产品尺寸精确，模具不变形，易加工，制造成本低廉。水泥凝固过程中克服石膏后期吸浆排水慢的缺点，缩短脱模时间，提高成型速度。本专利技术刚玉坩埚致密高强，抗侵蚀性、抗热震稳定性、力学性能明显提高，使用寿命长。承受熔融钢液1600℃以上，耐高温不剥落，耐钢液耐熔渣侵蚀性好，不污染钢液，使用次数可达200炉以上，在精密铸造及冶金行业领域使用很稳定。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，其中实施例1为最佳实施。实施例11.配料：刚玉65份、尖晶石22份、活性氧化铝5份、电熔氧化镁3份、尖晶石3份、红柱石8份、结合剂6.5份；刚玉为6-3mm板状刚玉、3-1mm板状刚玉、1-0mm板状刚玉和240目刚玉砂，6-3mm板状刚玉、3-1mm板状刚玉、1-0mm板状刚玉和240目刚玉砂的质量比为10:24:10:3；活性氧化铝为安迈CL370C；电熔氧化镁为粒度为0.5-0mm的98电熔镁砂，尖晶石为100目70电熔镁铝尖晶石和90烧结富铝尖晶石微粉；红柱石为200目红柱石细粉；结合剂为拉法基水泥SECAR-71、三聚磷酸钠、有机结合剂树胶水和水，拉法基水泥SECAR-71、三聚磷酸钠、有机结合剂树胶水和水的质量比为0.3：0.18：4：5.5；共混细粉：先将刚玉细粉，370C微粉，尖晶石细粉及微粉，铝酸钙水泥和板状刚玉细粉加入螺旋搅拌机干混20分钟，制成混合粉备用；2.搅料(1)量取树胶水静置待用；称取减水剂置于水中，搅拌至完全溶解，静置备用；(2)准备石膏模具，在坩埚模具上刷涂脱模剂后固定，放置于振动台上，备用；(3)将刚玉颗粒、镁砂颗粒放入搅拌机，混合6min；(4)将步骤(1)中的溶液倒入搅拌机中，继续搅拌4min；(5)再将混合细粉放入搅拌机，搅拌15min，控制泥料水分，混合均匀后出料；3.成型3.1石膏模型粗颗粒浇注成型：开启振动台，将搅拌好的料缓慢注入坩埚模具中，边振动边加料，待料充满模具，继续振动排出空气，关闭振动台，养护18h后脱模，脱模后得半成品；3.2湿坯控制参数：湿坯体密:≥2.8g/cm3；3.3半成品外观质量要求：3.3.1尺寸允许偏差：按使用方有关规定执行；3.3.2半成品外形规整光滑无裂纹；4.干燥及装烧4.1经75℃烘干24小时，干坯残余水分≤0.5%；4.2烧成制度：梭式窑焙烧，按照升温曲线控制升温，1600℃×8h烧成；4.3坩埚成品外形白色，壁厚均匀，无裂纹无斑点。实施例21.配料：刚玉60份、尖晶石25份、活性氧化铝3份、电熔氧化镁5份、尖晶石5份、红柱石5份、结合剂8份；刚玉为6-3mm板状刚玉、3-1mm板状刚玉、1-0mm板状刚玉、240目刚玉砂，6-3mm板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刚玉坩埚，其特征在于，原料重量份组成为：刚玉60~70份、尖晶石20~25份、活性氧化铝3~8份、电熔氧化镁2~5份、红柱石5~10份、结合剂5~8份。

【技术特征摘要】
1.一种刚玉坩埚，其特征在于，原料重量份组成为：刚玉60~70份、尖晶石20~25份、活性氧化铝3~8份、电熔氧化镁2~5份、红柱石5~10份、结合剂5~8份。2.根据权利要求1所述的一种刚玉坩埚，其特征在于：所述的刚玉为6-3mm板状刚玉、3-1mm板状刚玉、1-0mm板状刚玉和240目刚玉砂的混合刚玉，6-3mm板状刚玉、3-1mm板状刚玉、1-0mm板状刚玉和240目刚玉砂的质量比为10：24：10：3。3.根据权利要求1所述的一种刚玉坩埚，其特征在于：所述的活性氧化铝为安迈CL370C。4.根据权利要求1所述的一种刚玉坩埚，其特征在于：所述的电熔氧化镁为粒度0.5-0mm的98电熔镁砂。5.根据权利要求1所述的一种刚玉坩埚，其特征在于：所述的红柱石为200目红柱石细粉。6.根据权利要求1所述的一种刚玉坩埚，其特征在于：所述的结合剂为拉法基水泥SECAR-71、三聚磷酸钠、有机结合剂树胶水和水的混合物，拉法基水泥SECAR-71、...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙华云，于乐海，李明晶，
申请(专利权)人：山东工业职业学院，
类型：发明
国别省市：山东,37