一種坩堝罩、其製造方法和裝有坩堝罩的坩堝爐的製作方法
2023-07-05 12:49:06
專利名稱：一種坩堝罩、其製造方法和裝有坩堝罩的坩堝爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於對材料或物質進行加熱處理的設備及其零部件，尤其適用於電加熱的坩堝爐及其坩堝罩。
背景技術：
坩堝爐是冶金行業、石油化工和電化學工業的熔煉、裂解、電解等各種高溫窯爐的常用爐具。中國實用新型專利「真空中頻感應爐」(公開號CN2016^472，中國實用新型專利號ZL20102012M64. 2)公開了一種爐體內設有坩堝的真空中頻感應爐，專供特殊鋼，高溫合金，精密合金等在真空或保護氣氛下進行熔煉和鑄錠。在熔煉過程中，坩堝爐體長期處於高溫的狀態下，為了減少坩堝爐體內部的高溫散失，防止坩堝爐內的火焰竄出直接燒到外層的爐蓋，並防止高溫金屬熔液飛濺到坩堝爐體的外部，通常需要在坩堝爐體上配置坩堝蓋。坩堝蓋置於坩堝爐體的上方，直接受到坩堝內部高溫火焰的燒灼和飛濺金屬熔液的侵襲，很容易燒蝕損毀。為了隔絕坩堝內部的高溫火焰，延長坩堝蓋的使用壽命，目前的做法是在坩堝爐體的上端坩堝口周邊使用剛玉磚拼砌的坩堝罩。坩堝罩是多塊剛玉磚拼砌連接的環狀結構，受剛玉磚拼砌的結構特徵限制，坩堝罩下端面的外圍需要超出坩堝爐體的上端面的外圍。剛玉材質的坩堝罩熱震穩定性比較差，在使用過程中，受到坩堝爐溫的急劇變化的影響，坩堝罩的組織結構發生變化，產生大量的細微裂紋，這些裂紋一方面會造成坩堝罩自身破裂損毀，另一方面會導致其表面容易積聚汙穢，閃絡電壓急劇降低。坩堝罩下端面外圍突出的部分靠近坩堝爐線圈，突出部分的裂紋如同指向線圈的放電針，在線圈的中高頻電場的作用下，極易發生閃絡放電效應，使線圈絕緣材料發黑碳化，絕緣性能下降，造成線圈和坩堝爐的使用壽命大大降低，甚至導致安全生產事故。除此之外，多塊剛玉磚之間的拼縫有時也會導致閃絡放電效應。由於坩堝罩置於坩堝爐的高溫環境中，拼砌結構的坩堝罩損毀之後必須停爐冷卻之後才能重新進行拼砌更換，坩堝罩容易損毀又不便維修，導致了坩堝爐設備利用率降低，生產效率降低，維修成本上升。
發明內容
本發明的目的是要提供一種坩堝罩，解決現有的坩堝罩熱震穩定性差，容易產生閃絡放電效應的技術問題。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是一種用於坩堝爐的坩堝罩，由高溫耐火材料製成，其特徵在於所述的坩堝罩為鼓形的無拼縫整體結構，所述的高溫耐火材料是包含50 70%重量的碳化矽和50 30%重量的石墨的碳化矽石墨燒結材料。本發明的坩堝罩的一種較佳的技術方案是所述的碳化矽石墨燒結材料包含60%
重量的碳化矽和40%重量的石墨。本發明的另一個目的是要提供一種製作本發明的無拼縫整體結構的坩堝罩的方法，所採用的技術方案是
一種坩堝罩的製造方法，其特徵在於包含以下步驟a)將經過粉碎的碳化矽和石墨按組成稱重並混合均勻；b)再加入適量的結合劑並混合均勻，形成符合壓製成型要求的碳化矽石墨混合物；C)將所述的碳化矽石墨混合物置入模具，壓製成鼓形的無拼縫整體結構坩堝罩坯體；d)將壓製成型的坩堝罩坯體放入真空高溫爐中，在氮氣或氬氣保護氣氛中高溫燒結成型。本發明的坩堝罩的製造方法的一種較佳的技術方案是所述的結合劑是聚乙烯醇、 糊精或其它水溶性粘結劑的水溶液。本發明的坩堝罩的製造方法的一種更好的技術方案是所述的結合劑是耐火粘土和水混合而成的粘土漿。本發明的第三個目的是要提供一種使用上述坩堝罩的坩堝爐，解決現有的坩堝爐故障率高、設備利用率低，維修成本高的技術問題。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是一種坩堝爐，包含坩堝爐體和置於坩堝爐體外圍的線圈，其特徵在於，所述的坩堝爐體的上方設有無拼縫整體結構的坩堝罩，所述的坩堝罩的下端面與坩堝爐體的上端面緊密接觸，坩堝罩下端面的外圍與坩堝爐體上端面的外圍平齊。本發明的有益效果是1、本發明的坩堝罩採用鼓形無拼縫整體結構，可以避免坩堝罩與坩堝爐線圈之間發生閃絡放電效應，提高線圈和坩堝爐的使用壽命，降低成本。2、本發明的坩堝爐採用熱震穩定性好的耐火材料整體燒結成型的坩堝罩，產品使用壽命長，維修更換方便，安全可靠，可以大大提高設備利用率和生產效率、降低維修成本。
圖1是現有技術的坩堝爐發生閃絡放電的示意圖；圖2是現有技術的坩堝爐的A-A剖視圖；圖3是本發明的坩堝罩的結構示意圖；圖4是本發明的坩堝罩的仰視圖；圖5是本發明的坩堝爐的結構示意圖；圖6是本發明的坩堝爐的B-B剖視圖。
具體實施例方式為了能更好地理解本發明的上述技術方案，下面結合附圖和實施例進行進一步地詳細描述。圖1是現有技術的坩堝爐發生閃絡放電的示意圖，圖2是圖1所示的坩堝爐的A-A 剖視圖。圖中，坩堝爐體1的外圍有兩組線圈2，坩堝爐體1的上部是坩堝罩3，圖中省略了置於坩堝罩之上的坩堝蓋。坩堝罩3是多塊剛玉磚拼砌連接的環狀結構，受剛玉磚拼砌的結構特徵限制，坩堝罩3下端面的外圍超出坩堝爐體1的上端面的外圍。由於剛玉材質的坩堝罩3熱震穩定性比較差，在使用過程中，受到坩堝爐溫的急劇變化的影響，坩堝罩3的組織結構發生變化，產生大量的細微裂紋，見圖1中所示的多條不規則裂紋32。這些裂紋一方面會造成坩堝罩自身破裂損毀，另一方面裂紋使坩堝罩表面容易積聚汙穢，進而導致閃絡電壓急劇降低，坩堝罩3下端面外圍突出的部分靠近坩堝爐線圈2，突出部分的裂紋32 如同指向線圈的放電尖端，在線圈的中高頻電場的作用下，發生閃絡放電效應，見圖1所示的閃絡放電23。閃絡放電效應使線圈絕緣材料發黑碳化，絕緣性能下降，造成線圈和坩堝爐的使用壽命大大降低，甚至導致安全生產事故。除此之外，多塊剛玉磚之間的的拼縫(圖中省略)有時也會造成閃絡放電效應。圖3是本發明的坩堝罩的結構示意圖，圖4是本發明的坩堝罩的仰視圖。坩堝罩 30為無拼縫整體結構，形狀為鼓形。坩堝罩30的下端面31的外徑與坩堝爐體1的上端面的外徑相同，坩堝罩30的內徑與坩堝爐體1的內徑相適應。本發明的坩堝罩採用的高溫耐火材料為碳化矽石墨燒結材料，包含50 70%重量的碳化矽和50 30%重量的石墨。實施例1碳化矽石墨燒結材料為60%重量的碳化矽和40%重量的石墨，結合劑為糊精水溶液。實施例2碳化矽石墨燒結材料為70%重量的碳化矽和30%重量的石墨，結合劑為聚乙烯醇水溶液。實施例3碳化矽石墨燒結材料為50%重量的碳化矽和50%重量的石墨，結合劑為耐火粘土和水混合而成的粘土漿。本發明的實施例經過如下步驟製成a)將經過粉碎的碳化矽和石墨按組成比例稱重，並充分混合均勻；b)再加入適量的結合劑，結合劑的用量以能夠壓製成型為準，充分並混合均勻，形成符合壓製成型要求的碳化矽石墨混合物；c)將所述的碳化矽石墨混合物置入模具，壓製成鼓形的無拼縫整體結構坩堝罩坯體；d)將壓製成型的坩堝罩坯體放入真空高溫爐中，在氮氣或氬氣保護氣氛中高溫燒結成型。圖5是本發明的坩堝爐的結構示意圖，圖6是圖5所示的坩堝爐的B-B剖視圖。在本實施例中，坩堝爐體1的上方設有本發明提供的坩堝罩30，坩堝罩30的下端面31與坩堝爐體1的上端面緊密接觸，坩堝罩30的下端面31的外圍，正對坩堝爐體1的上端面，兩者的外圍互相平齊。坩堝爐體30外圍繞有一至多組線圈2，當坩堝爐工作時，線圈2通電給坩堝爐體1加熱，坩堝罩30用於隔開坩堝爐體的溫度，防止坩堝內部高溫火焰和金屬溶液直接燒灼或飛濺到上部的坩堝蓋和外層爐蓋(坩堝蓋和外層爐蓋圖中均未畫出)。從圖5可見，由於坩堝罩30的下端面31與坩堝爐體平齊，沒有圖2所示的突出的部分，鼓形整體結構坩堝罩30的下端面31與坩堝線圈2之間的距離較大，加之碳化矽石墨材料的高熱震穩定性，坩堝罩不易出現裂紋，坩堝罩與線圈之間不存在由裂縫或拼縫形成的放電尖端，可以有效地防止了閃絡放電效應。
實驗數據現有技術的剛玉拼砌坩堝罩—般情況下，一臺坩堝爐在生產10 20爐產品，坩堝罩就會產生裂紋，發生閃絡放電效應或者破裂損毀。情況嚴重時，僅生產1 2爐產品之後，坩堝罩與線圈之間就會由於剛玉磚的拼縫的存在而發生閃絡放電效應。無論是發生閃絡放電效應還是破裂損壞，都需要更換坩堝罩。由於更換剛玉拼砌坩堝罩需要停爐冷卻後才能進行人工拼砌操作，換一次坩堝罩通常需要6 8個小時。本發明的坩堝罩由於本發明的坩堝罩與線圈之間不易產生閃絡放電效應，加之碳化矽石墨材料的高熱震穩定性，坩堝罩不易出現裂紋破損，一臺坩堝爐通常在生產了 30-40爐產品之後，才需要更換坩堝罩。本發明的坩堝罩為無拼縫整體結構，可以在兩爐之間換料操作期間直接吊裝更換，不需要停爐冷卻，換一次坩堝罩只需要20 30分鐘時間。本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明的技術方案，而並非用作為對本發明的限定，任何基於本發明的實質精神對以上所述實施例所作的變化、變型，都將落在本發明的權利要求的保護範圍內。
權利要求
1.一種用於坩堝爐的坩堝罩，由高溫耐火材料製成，其特徵在於所述的坩堝罩為鼓形的無拼縫整體結構，所述的高溫耐火材料是包含50 70%重量的碳化矽和50 30%重量的石墨的碳化矽石墨燒結材料。
2.根據權利要求1所述的坩堝罩，其特徵在於所述的碳化矽石墨燒結材料包含60%重量的碳化矽和40%重量的石墨。
3.權利要求1所述的坩堝罩的製造方法，其特徵在於包含以下步驟a)將經過粉碎的碳化矽和石墨按組成稱重並混合均勻；b)再加入適量的結合劑並混合均勻，形成符合壓製成型要求的碳化矽石墨混合物；c)將所述的碳化矽石墨混合物置入模具，壓製成鼓形的無拼縫整體結構坩堝罩坯體；d)將壓製成型的坩堝罩坯體放入真空高溫爐中，在氮氣或氬氣保護氣氛中高溫燒結成型。
4.根據權利要求3所述的坩堝罩的製造方法，其特徵在於所述的結合劑是聚乙烯醇、 糊精或其它水溶性粘結劑的水溶液。
5.根據權利要求3所述的坩堝罩的製造方法，其特徵在於所述的結合劑是耐火粘土和水混合而成的粘土漿。
6.一種坩堝爐，包含坩堝爐體和置於坩堝爐體外圍的線圈，其特徵在於，所述的坩堝爐體的上方設有權利要求1所述的坩堝罩，所述的坩堝罩的下端面與坩堝爐體的上端面緊密接觸，坩堝罩下端面的外圍與坩堝爐體上端面的外圍平齊。
全文摘要
本發明提供一種用於對材料或物質進行加熱處理的坩堝罩、其製造方法和裝有坩堝罩的坩堝爐，由高溫耐火材料壓制燒結製成，坩堝罩為鼓形的無拼縫整體結構，高溫耐火材料是包含50～70％重量的碳化矽和50～30％重量的石墨的碳化矽石墨燒結材料。坩堝爐包含坩堝爐體和置於坩堝爐體外圍的線圈，坩堝爐體的上方的坩堝罩下端面與坩堝爐體的上端面緊密接觸，坩堝罩下端面的外圍與坩堝爐體上端面的外圍平齊。坩堝罩採用鼓形整體結構，可以避免坩堝罩與坩堝爐線圈之間發生閃絡放電效應，提高線圈和坩堝爐的使用壽命，降低成本。坩堝爐採用整體燒結成型的坩堝罩，產品使用壽命長，維修更換方便，安全可靠，提高設備利用率和生產效率、降低維修成本。
文檔編號F27B14/10GK102261841SQ201110229519
公開日2011年11月30日 申請日期2011年8月11日 優先權日2011年8月11日
發明者喻華 申請人:南通漢瑞實業有限公司