大型真空中频感应熔炼炉的炉衬及制作方法

本发明公开一种大型真空中频感应熔炼炉的炉衬及制作方法。所述炉衬包括石墨坩埚内衬，外层感应线圈，中间的烧结层和耐火胶泥层组合烧结制成。烧结层的主要成分质量百分比为：AL₂0₃ 75～80%、Si0₂ 10～13%、SiC 3.5～5%、Mg0 2～4%、Cr₂0₃1.5—3%，余量为杂质，其粒度组成为：3—5mm占30%，1～3mm占30%，0.1～1mm占40%；耐火胶泥层的各主要化学成分质量百分比为Si0₂55～65%、AL₂0₃30～40%、Fe₂0₃0.5～1.5%、Mg00.1-0.3%，余量为杂质，粒度为150-400目。用上述材料和方法制作的复合式炉衬，具有了优良的耐火性能和机械强度

1．一种大型真空中频感应熔炼炉的炉衬，包括石墨坩埚内衬内衬和外层的感应线圈，其特征在于：所述炉衬还包括中间层中由靠近石墨坩埚内衬内衬的烧结层和烧结层外的耐火胶泥层，所述烧结层的主要成分的质量百分比为：AL203 75～80%、Si02 10～13%、SiC 3.5～5%、Mg02～4%、Cr203  1.5～3%，余量为杂质，其粒度组成为：3～5mm占30%，1～3 mm占30%，O.l～lmm占40%。

2．如权利要求1所述的大型真空中频感应熔炼炉的炉衬，其特征在于：所述烧结层的主要成分的质量百分比为：AL203  77.4%、SiO₂11.5%、SiC 4.2%、Mg0 3%、Cr₂0₃ 2%，余量为杂质，其粒度组成为：3～5mm占30%，1～3mm占30%，O.l～lmm占40%。

3．如权利要求1所述的大型真空中频感应熔炼炉的炉衬，其特征在于：烧结层外的耐火胶泥层的各主要化学成分的质量百分比为Si0₂5 5～65%、AL₂0₃  30～40%、Fe₂0₃ 0.5～1.5%、Mg0 0.1～0.3%，余量为杂质，粒度为150～400目。

4．如权利要求1或3所述的大型真空中频感应熔炼炉的炉衬，其特征在于：所述烧结层外的耐火胶泥层的各主要化学成分质量百分比为：S102 60%、AL203 35%、Fe203  1%、Mg0 0.2%，余量为杂质，粒度为200目。

5．一种制作如权利要求1所述的大型真空中频感应熔炼炉的炉衬的方法，其特征在于：它包括如下步骤：

(a).将AL₂0₃、Si0₂. SiC、Mg0、Cr₂0₃配成质量百分75～80%、Si0₂ 10～13%、SiC 3.5～5%、Mg02～4%、Cr₂0₃1.5～3%烧结料，粉碎至粒度组成为：3～5mm占30%，1～3mm占30%，O.l～lmm占40%，并加适量水混匀备用；

(b).将Si0₂. AL₂0₃. Fe₂0₃. Mg0配成质量百分比为Si0₂ 55～65%、AL₂0₃ 30～40%、Fe₂0₃0.5～1.5%、Mg00.1～0.3%的耐火胶泥料，粉碎至粒度为150～400目，并加适量水混匀备用；

(c).用烧结料对石墨坩埚内衬内衬进行布料；

(d).用耐火胶泥料对烧结层和外层感应线圈进行布料；

(e).将用烧结料布料后的石墨坩埚内衬、用耐火胶泥料布料后烧结层和外层感应线圈组合成炉衬坯体；

(f).用40KW的感应功率对炉衬坯体进行烧结3小时，然后以每小时增加10KW的功率继续烧结，直至功率为200KW;

(g).用200KW的感应功率对炉衬烧结1小时后，停止加热，自然降至室温即得炉衬。比为AL₂0₃。

大型真空中频感应熔炼炉的炉衬及制作方法

技术领域

本发明涉及一种耐火材料领域，特别是一种大型真空中频感应熔炼炉的炉衬及制作方法。

背景技术

在工业生产中，某些稀有金属合金如镍基与铜基、IT行业磁芯材料的熔炼和铸造需要在真空条件下进行，但是由于受金属材料与技术等方面的原因，大型真空中频感应熔炼炉一直不能够满足生产的要求，这中间的一个关键是不能解决炼炉的炉衬。单一的石墨电极能够做成合格的炉衬，但是市场上没有满足要求的大规格石墨电极，市场上有的大型石墨坩埚，极容易渗漏，不能满足作为大型真空中频感应熔炼炉炉衬的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够在大型真空中频感应熔炼炉中应用的炉衬以及这种炉衬的制作方法，使用这种炉衬可降低对石墨坩埚材质的限制。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大型真空中频感应熔炼炉的炉衬，包括石墨坩埚内衬，外层的感应线圈，以及中间层中靠近所述石墨坩埚内衬的烧结层和烧结层外的耐火胶泥层，所述烧结层的主要成分的质量百分比为：AL203 75～80%、Si02 10～13%、SiC3.5～5%、Mg0 2～4%、Cr203  1.5～3%，余量为杂质，其粒度组成为：3～5mm占‘30%，1～3mm占30%，O.l～lmm占40% 作为对烧结层的主要成分的质量百分比的进一步限定为：AL203 77.4%、Si0₂ 11.5%、SiC 4.2%、Mg0 3%、Cr₂0₃ 2%，余量为杂质，其粒度组成为：3～5mm占30%，1～3 mm占30%，O.l～lmm占40%。

所述烧结层外的耐火胶泥层的各土要化学成分的质量百分比为Si0₂55～65%、AL₂0₃ 30～40%、Fe203 0.5～1.5%、Mg0 0.1～0.3%，余量为杂质，粒度为150～400目。作为对耐火胶泥层的各主要化学成分质量百分比的进一步限定：S102 60%、AL₂0₃ 35%、Fe₂0₃ 1%、Mg0 0.2%，余量为杂质，粒度为200日。一种大犁真空中频感应熔炼炉的炉衬的制作方法，包括

(a).将AL₂0₃、Si0₂、SiC、Mg0、Cr₂0₃配成质量百分比为AL₂0₃75～80%、Si0₂ 10～13%、SiC 3.5～5%、Mg0 2～4%、Cr₂0₃ 1.5～3%烧结料，粉碎至粒度组

成为：3～5mm占30%，1～3mm占30%，O.l～lmm占40%，并加适量水混匀备

用；

(b).将Si0₂、AL₂0₃、Fe₂0₃、Mg0配成质量白分比为SiO₂ 55～65%、AL₂O₃

30～40%、Fe₂0₃ 0.5～1.5%、Mg0 0.1～0.3%的耐火胶泥料，粉碎至粒度为150～400m并加适量水混匀备用；

(c).用烧结料对石墨坩埚内衬进行布料；

(d).用耐火胶泥料对烧结层和外层感应线圈进行布料；

    (e).用40KW的感应功率对炉衬进行烧结3小时，然后以每小时增加10 KW

的功率继续烧结，直至功率为200KW;

(f).用200KW的感应功率对炉衬烧结1小时后，停止加热，让炉衬自然降至

室温即可。

因为本发明采用传热性能优良的高密度石墨作为内衬，可以在较低中频电压下，迅速达到温度的要求；专用的炉料，经科学的烧结工艺，形成坚固致密的内衬外层，不容易产生裂纹，避免因金属熔液渗漏而烧坏感应器；专用的耐火胶泥能有效地起到隔热作用，提高了能源的效率，同时减缓感应线圈的老化，提高炉龄。选用上述材料和制作方法来制作大型真空中频感应熔炼炉的复合式炉衬，通过了科学的烧结工岂，使炉衬具有了优良的耐火性能和机械强度，可以满足在真空条件下对大型合金进行熔炼和铸造。

具体实施方式

一种用于大型真空中频感应熔炼炉的炉衬，包括石墨坩埚内衬，外层的感应线圈，以及石墨坩埚内衬和外层的感应线圈中，中间层靠近所述石墨坩埚内衬的烧结层和烧结层外的耐火胶泥层，所述烧结层的主要成分的质量百分比为：AL₂0₃ 75～80%. Si0₂ 10～13%、SiC 3.5～5%、Mg0 2～4%、Cr₂0₃  1.5～3%,余量为杂质，其粒度组成为：3～5mm占30%，1～3mm占3.0%，O.l～lmm占40%。

通过对上述材料的进一步试验和选择发现，烧结层的各主要成分的质量百

分比进一步限定为：AL₂0³  78%、Si02 12%、SiC 4.2%、Mg0 3.2%、Cr₂0₃2.4%，余量为杂质，其粒度组成为：3～5mm占30%，1～3mm占30%，O.l～lmm

占40%的效果更好。

通过对上述材料的进一步试验和选择发现，烧结层的各主要成分的质量百分比进一步限定为：AL203  76%、Si02  10.5%、SiC 3,8%、Mg0 2.2%、Cr₂0₃1.6%，余量为杂质，其粒度组成为：3～5mm占30%，1～3mm占30%，O.l—lmm占40%的效果更好。

通过对上述材料的进一步试验和选择发现，烧结层的各主要成分的质量百分比进一步限定为：AL203  77,4%、Si02 11.5%、SiC 4.2%、Mg0 3%、Cr₂0₃2%，余量为杂质，其粒度组成为：3～5mm占30%，1～3mm占30%，O.l～lmm占40%的效果更好。

一种用于大型真空中频感应熔炼炉的炉衬，包括石墨坩埚内衬，外层的感应线圈，以及石墨坩埚内衬和外层的感应线圈中，中间层靠近所述石墨坩埚内衬的烧结层和烧结层外的耐火胶泥层，所述烧结层的主要成分的质量百分比为：AL203  78%、S102 12%、SiC 4.2%、Mg0 3.2%、Cr203 2.4%，余量为杂质，其粒度组成为：3～5mm占30%，1～3mm占30%，O.l～lmm占40%。所述烧结层外的耐火胶泥层的各主要化学成分的质量百分比为Si02 62%、AL20336%、6Fe203 1.3%、Mg0 0.3%，余量为杂质，粒度为150～400目。一种用于大型真空中频感应熔炼炉的炉衬，包括石墨坩埚内衬，外层的感应线圈，以及石墨坩埚内衬和外层的感应线圈中，中间层靠近所述石墨坩埚内衬的烧结层和烧结层外的耐火胶泥层，所述烧结层的主要成分的质量百分比为：

AL₂0₃  76%、Si02  10.5%、SiC 3.8%、Mg0 2,2%、Cr203  1.6%，余量为杂质，其粒度组成为：3～5mm占30%，1～3mm占30%，O.l～lmm占40%。耐火胶泥层的各主要化学成分质量百分比的进一步限定：Si02 56%、AL₂0₃ 31%、Fe203 0.6%、Mg0 0.1%，余量为杂质，粒度为200目。这样通过烧结制作而成的炉衬防漏性能更好，强度也更大，能更好地满足大型真空中频感应熔炼炉对炉衬的大容量要求。

一种用于大型真空中频感应熔炼炉的炉衬，包括石墨坩埚内衬，外层的感应线圈，以及石墨坩埚内衬和外层的感应线圈中，中间层靠近所述石墨坩埚内衬的烧结层和烧结层外的耐火胶泥层，所述烧结层的主要成分的质量百分比为：

AL₂0₃ 77.4%、Si02 11.5%、SiC 4.2%、Mg0 3%、Cr203 2%，余量为杂质，其粒度组成为：3～5mm占30%，1～3 mm占30%，O.l～lmm占40%。耐火胶泥层的各主要化学成分质量百分比的进一步限定：Si0₂ 60%、AL₂0₃ 35%、Fe₂0₃1%、Mg0 0.2%，余量为杂质，粒度为200目。这样通过烧结制作而成的炉衬防漏性能更好，强度也更大，能更好地满足大型真空中频感应熔炼炉对炉衬的大容量要求。

一种用于大型真空中频感应熔炼炉的炉衬，包括石墨坩埚内衬，外层的感应线圈，以及石墨坩埚内衬和外层的感应线圈中，中间层靠近所述石墨坩埚内衬的烧结层和烧结层外的耐火胶泥层，所述烧结层的主要成分的质量百分比为：AL203  77.4%、S102 11.5%、SiC 4.2%、Mg0 3%、Cr203 2%，余量为杂质，其粒度组成为：3～5mm占30%，1～3mm占30%，O.l～lmm占40%。耐火胶泥层的各主要化学成分质量百分比的进一步限定：Si02 60%、AL203 35%、Fe20371 %、Mg0 0.2%，余量为杂质，粒度为200目。这样通过烧结制作而成的炉衬防漏性能更好，强度也更大，能更好地满足大型真空中频感应熔炼炉对炉衬的大容量要求。

一种大型真空中频感应熔炼炉的炉衬的制作方法，包括：

(a).用传统的粉碎设备将将AL203、Si02、SiC、Mg0、Cr203配成质量百分比为AL203 75～80%、Si02 10～13%、SiC 3.5～5%、Mg0 2～4%、Cr203 1.5～3%烧结料，在保证成分含量的前提下，余量为杂质，再用传统的粉碎设备将上述主要成分粉碎，粉碎后的粒度组成为：3～5mm占30%，1～3mm占30%，O.l～lmm

占40%，并将各成分加适量水混匀备用；

(b).将Si02、AL203、Fe203、Mg0配成质量百分比为S102 55～65%、AL₂0₃3 0～40%、Fe₂0₃ 0.5～1.5%、Mg0 0.1～0.3%的耐火胶泥料，在保证成分含量的前提下，余量为杂质，再用传统的粉碎设备将上述主要成分粉碎，粉碎后的粒度为15 0～400目，并将各成分加适量水混匀备用；

(c).用烧结料对石墨坩埚内衬进行常规布料；

(d).用耐火胶泥料对烧结层和外层感应线圈进行常规布料；

    (e).将用烧结料布料后的石墨坩埚内衬、用耐火胶泥料布料后烧结层和外层

感应线圈组合成炉衬坯体；

(f).用40KW的感应功率对炉衬坯体进行烧结3小时，然后以每小时增加10KW的功率继续烧结，直至功率为200KW;

(g).用200KW的感应功率对炉衬烧结1小时后，停止加热，自然降至室温即得所需炉衬。

因为本发明采用传热性能优良的高密度石墨坩埚作为内衬，可以在较低中频电压下，迅速达到温度的要求；专用的炉料，经科学的烧结工艺，形成坚固致密的炉衬外层，不产生裂纹，避免因金属熔液渗漏而烧坏感应器；专用的耐火胶泥能有效地起到隔热作用，提高了能源的效率，同时减缓感应线圈的老化，提高炉龄。选用上述材料和制作方法来制作大型真空中频感应熔炼炉的复合式炉衬，通过了科学的烧结工艺，使炉衬具有了优良的耐火性能和机械强度，可以满足在真空条件下对大型合金进行熔炼和铸造。