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石墨坩埚生产技术初探
发布时间:2021-01-05 03:56    文章作者:彩八仙人工计划

  维普资讯 非 金 属 矿 总 第 tO期 O 7石 墨 坩 埚 生 产 山 建 学 竺 塑 东材 院 — 术 初 探 王 支 Tf f 正 F 弓 务摘 要 关键 词 石羞坩塥 ; 工艺成型 涂釉 … .、 晓成 成 、流 涂 点 . I 。 蔓 意 事 / ' 声 ‘ 譬 v.  ̄f e 1 概 说 2 原料 石 墨 坩 埚 生 产 用 原 料 可 分 三 类 : 然 石 天 石 墨 坩 埚 是现 代 冶 金 业 不 可 缺 少的 工 具 之 一 。 尤其 是 冶 炼特 种 钢 和有 色 金 匮及其 合 金 时 . 需 采 用 石 墨 坩 埚 。坩 埚可 分 成 三 大 仍 类 : 羁坩 埚 、 土 坩 埚 和 石 墨 坩 埚 。 石 墨坩 金 牯 墨 、 火 牯 土 和 熟 料 ( 料 ) 耐 骨 。 2 I 天 然 石 墨 系 作 为 抗 高 温 耐 热 震 的 耐 . 火 材 料 加 入 的 。 要 采 用 结 晶 鳞 片 石 墨 . 它 主 因 耐 高 温 、 氧 化 , 坩 埚 的配 料 中 。 占 ^ 抗 在 约 5 ~ 埚 叉分为 : 炼钢坩埚、 炼铜坩埚和炼有色金属 合 金 坩 埚 三种 。按 形 状 叉分 为 普 型 和异 型两 种 石 墨 坩 蝎 的 规 格 型 号 以 “ ”号 ) 示 。 # ( 表 5 。对 鳞 片 石 墨 的 要 求 : 含碳 量 8 5 ① 5 9 } 粒 度 要 求 , 坩 埚 用 途 、 能 和 规 d ② 视 性 ~ 格 大 小 而异 。如 生 产 1 0 上 的 大 型 坩 埚 . 0以 以采 用 3 2目的 最 佳 f0 i ~ 5 坩 埚 。 采 l 0 0 以 坩 埚 大 小 :的 容 积 , 熔 f 0 0 铜 . l 能 I 0 g黄 :i 其 重量 为 10 } 8g 2 的容积 。 能熔 化 2 0g 0 0 黄铜 ’ 3 4 至 50 、以 0的容 积 , 此 类 推 。 石 墨 坩 依 埚 熔 炼 其它 金 属 及 合 金 的 熔 化量 , 用 坩 埚 可 号 数 乘以对该 种金属的 系数 ( 1来计算 。 表 ) 倒 如 。0坩 埚 熔 炼 金 属 铝 , 次 可 熔 量 为 10 一 lO O ×K=1 O . 2 ¥ k 。 为 用 石 墨坩 埚 O ×0 3 一 2 g K 用8 0目的 为好 f 于 5的 坩 埚 , 采 用 lO 小 0 可 0 目以 上 的 . 用手 工 成 型 。 可采 用 1 0目 以 如 也 0 下的 。 2 2 耐 火 粘土 是主 要 的 粘 结 剂 , 于 石墨 . 便 成 型 。耐 火 粘 土 可分 为 : 生 粘 土 、 生 粘 土 原 次 熔 炼 其 它 金 属 及 合 金 时 , 算 可 熔 量 时 的 系 求 数。 和变质粘土三种 。坩 埚生产用的粘土 主要是 前 两 类由于原 生 粘 土 含 砂 石 多 , 用前 需 先 使 除去砂 石。 次生粘土 由于是 自然沉积而成 , 质 地 较纯 , 可直接使用 。对粘土的要求有三点 : ① 铝 硅 酸 盐 颗粒 古 量 在 6 ~ 8 , 易 分 0 0 且 散 于 水 中 。 塑 性 要 好 , 有 较 高 的 耐 火 度 可 ② ( 于 1 8 ' 干 燥 或 烧 结 收缩 率小 ,几 高 0C)⑤ 5 个 粘 土 矿 粘 土 的 f学 分 析 及 物 理 性 能 , 表 I : 见 2、 3。 表 i 系 数 k值 坩 埚 生 产 在 我 国 历史 悠久 。 国以 来 , 建 石 墨 坩 埚 工 业 发 展 尤 为迅 速 。 产量 已达 亿 万号 , 品 种 规 格 有 几 十 种 . 目前 仍 然 出 口的 石墨 是 产品 . 很受 国 际 市场 的 欢 迎 i  ̄ 0 l 收 惴 . 5 2 回 94 4 6 0— 3 2 3 熟 料 ( 料 ) 坩 埚 增 强 材 料 用熟 料 . 骨 常 有 : 宝 石 、 蜡 石 、 石 和 碳 化 硅 等 熟 料 焦 叶 硅 对 的要 求 : 能 耐高 温和 化学 稳定 性 好 I 在高 ① ② 维普资讯 学 分 } 见表、 。 开, 5 配 比也 不 尽 相 同 ( 6 。国外 配方 举 例 . 表 ) 见表 7。 3 配 方 举 例 石 墨 坩 埚 用 于 熔 炼 不 同金 届 时 , 原 料 其 由表 6 7可 见 , 墨 坩埚 配方 比较 灵 活 、 石 表 2 石 墨增 埚 生 产 甩 几种 粘 ± 的化 学 成份 名 诈 厦 外 吨 性 址 产 皂 灼 瘟 s0 i Az, Io F s O Mg O K1 1 ( N aO 化 学成 睁t 耐 失 鹰 结 构 苏 土 山 西 土 山 西 土 唐 山 土 台 州 土 白点 色 缺 址 静 缸 色拽 杜 袁 色 牛 琏 块 盅 褐 色 片 靼 泣 直 色 片 状 I l | 2 J.0 8 8 1 4 27 4.g 1 3 | . 3 1 0 4.6 4 3 { 1 3 3.O g 5 3.4 9 5 2 . 3 O 4 0 3 7 l 0 1 1 { .6 { 0 .7 3 O .| 仉 5 O 0 7 .2 07 .0 O5 .0 07 .7 02 .2 05 .0 0 【 .2 O 日 O 0 5 .9 0 J .O 0 J . 1 3 , ~ 3 疏 梧 5 6 3 ~ 3 致 密 d 5 3 ~ 3 致 辔 5 6 2 ~ 2 6 7 2 ~ 2 7 8 I.5 5.3 2 5 57 I. 2 _ 3 5 . 3 2 . 6 6 5 1 4 说 明 t 山 土 反 台 上 册 干 翟 皮小 于 l8 _ 导 晁 坩 埚 ( 唐 5 0c的 { 咯蝽 盒禹 锌 ) . 表 3 石 墨坩 埚生 产 用几 种 粘 土 的 物理 特性 可 生 牛 量 空 气干 碡 收 名 诛 亚 产 毫 烧 蛄 畦省 卓 . 70 g 0 0 ~ ℃10 ~ 10 C3 O ¨ 0 O 0 0 I0 ~ 0 2 0 08 I . ~ O 09 l ~ l 0 5~ 0 . . 烧 培 后 气孔 外观性植 皓卓+ 苏 州 土 山 茜 土 山 西 土 率. ~ 3 8 J ~ l 0 3 8~ 1 0 ~ 3 ~ 3 2 6 3 ~ 3 0 d 7 8 ~ 5 ~B |~ 5 4 ~6 6 8 ~ 4 6 ~ J ~ I 2 { l ~ 1 4 6 5~ 7 沽 卣坚 硬 洁 白 坚 发 白直 坚 发 詹 土 台 + 土 I 『 ~ 4 8 4 ̄5 5 0 1 ~ I O 2 I~ 1 | 6 09 1 ~ 1 05 0 .~ . 8 l ~ 1 6 a ~ 7 8 ~ 6 7 ~ 8 1 ~ O 9 1 ~ 2 注点 撺 血 硬 l 有 泡 震 直盅 表 d 叶 蜡石与焦宝石的化学 成分 . 产 毫 灼 瘟 sO AI F 2 i 抑 eO Mg 0 表 6 常 用石墨坩埚配方 举例 鳞片 耐 坩 埚 叶 蜡 石 : 峰5 7 5 . 0 3 5 0 O 2 温 . 5 9 7 2 9 0 5 0 温 峙 5 2 5 9 3 .5 0 60 0 0 .7 6 0 6 6 . .1 石 墨 拈 土 熟 料 座 坩 埚 羹 型 苷 型 苷型 苷 型 蚌 薪 蕞 钢5 ~ 5 8 | 5 1 0 5 ~ 0 ~ 5 蚌 电 辫 钙J ~ 5 3 ~ 3 5 0 5 8 ~ 1 8 t 田7 0 5 . | 3 9 0 | 0 2 7 4 6 4 5 .7 t 田 5 5 5 5 2 . 8 0 【 6 8 5 . O 3 9 0 4 7 蝽 铜 旨 空4 ~ 4 3 ~ 4 1 ~ 2 0 5 8 0 5 O 焦 宝 石 :苗障】. 2 4l 9 5 O 8 0 1 0 5 ; 4 2 3 2 . 0 . 6 . 7 4 6 港 博 | 4 2 8 1 9 O 谁 仉 2 O 3 l. O {. 6 j . 5 . O :2 蝽 童 属 锌l~ 5 4 ~ 4 【 ~ 3 1~ 1 异 型 0 2 5 5 0 5 表 7 国外 坩 埚 配 方 举 例 臻 化 嘲 盛 术 晶 表 5 部 分产地硅 石化学成份 及耐火度 产 毫 的 瘟 s0 ^k F 2 ca i2 O eO o+ M 耐 尤 虎 0 ℃ 垂上 岛0 29 . 7 4 7 8 04 .5 03 .0 石 羞 硅 垃 璃 硅 杖 石 料 土 拈 I 5 70 17 0 7 I7 70 日 童 J 3 . 2 . O 8 0 26 2 . 3 30 8 6 3 . 0 6( 日 末 T 29 0 8 0 O. 0 3 0 l 7 I 0 2 30 3 0C 五 台 山 . 8 9 . 8 0 3 0 | 0 2 8 | 4 .0 # 西 0 6 9 4 0 7 0 5 .I 8. 4 .2 .3 朝 鲜 4 . 0 . 0 O 1 . 0 0 0 0 l 0 7 0 0 . ( 2 8 l O 0 0 1 0 开 漳 O 8 9 { O 9 l I 6 7 . 5 4 4 招 远 0 2 9 ¨ 0 7 拓 远 0 2 8 1 I0 . 0 O 4 2 0 2 4 0 2 .8 0 2 O l I 7O l5 0 7 t7 70 保加刊 亚 4 O 5 O 粘 音 村 由 弼 青 与 且 油 谩 争 轴 . 8 8 2 2比 州 混 以 . 奇 . 结 后 折 蕞 I . 6 多 变 . 依 据 是 为 满 足 用 户使 用性 能 的 要 求 , 其 注 垂 主 鸟 硅 石 告 K 0+ N 2 . O a01 1 一 常 常 需要 加 入 新 的成 份 这 也 是 石墨 坩 埚 生 3 5 维普资讯 产的 ~ 个 特 点 。 表 8 9介 绍 国 内 外 几 个 大 型 坩 蝎 生 产 厂 压塑 。 4 手 塑 成 型 主 要 用 于 制造 特 殊 辟途 的 l j 异 型 坩 埚 和 难 机械 成 型 的 坩 埚 。如 轼 比锌 蒸 罐 和 长 咀异 型 坩埚 。 时 小 于O 坩埚 . 有 的 虽 可 用 机 械成 型 . 困 模 具 装 卸 频繁 、 作 寐 但 操 烦, 生产 效 率 不 高 + 用手 塑 成 型 。 仍 的 产 品 及其 物 理 性 能 与 比学 成 份 分 析 结 粜 。 由此 可 全 面地 了解 石墨 坩 埚 产品 的物 理 和 化 学 质 量 指 标 . 而 了 解坩 埚 生 产 国 内外 水平 。 从 ^ 生 产 工 艺 流 程 石 墨坩 埚 生 产 工 艺 流 程 如 下 : 墨 、 火 石 耐 粘 土 、 料 、 坩 埚 一 混 合 ( 水 ) 成 型一 干 热 废 加 一 燥 一 涂 釉一 烧 成 一 成 品 。 石 墨坩 埚成 型方 法 有 三 种 : 塑 、 塑 和 手 旋 4 2 旋 塑成 型 . 是 旋 罐机 带 动 塑 模 转 动 , 内用 刀 具 挤 塑 泥料 完 成 塑 型 是 多 年 来 较 为 普 遍 采 用 的机 械 成 型 方 法 。 其 优 点 是 生 产效 率 较 高 + 墨 坩 埚 中 呈 层 叠 状排 列 。 点 是 坯 石 缺 表 8 国 内 外 几个 石 墨 坩 埚 厂 家产 品物 理性 能分 析 举 例 规 格 醍 产 地 苷通 型 I0 D 丘津 产 昔 通 型 f0 0 摹 阳 产 产 品 廿 理 性 状 衍 分 析 组 蛆 结 构 工 艺 成 型 方 旋 塑 外 潦 啼 潮 沥 青 . 车 坚 腰 . 聃 片 状 六 方 结 晶 c 邢 中 罐 句 d 片石 l . 瓤 横 班. 互 呈 依 击 打 有 回 声 . 音 一 般 声 o? 戎 按 垃 理 排 列 奸 鬻 1 浩 硅 . h 彗 片 杖 六 守 蛄 晶 c 彤 中 鳞 片 石 l . 磺 状琅 由 ;. 击 , 墨 呈 有 日声. 回音 一 般 0 2 sc i, 攻 按 眭 理排 列 针 、 状 石 l . 晶 开 蕞 化 块 墨 结 j 硅 . 列 无 规 R 排 _ 『 旋 塑 普 通型 a 0 比 制时 产 曳 瞎 瑚 油 . . 构 坚 硬 . 王 专 宅 c 蝇 蛄 毛 . 击 南 眚 睫 叠 鞋 回 压 塑 圣通 型 B 英 国 产 外 苴防 潮 油 . 构 坚 垃 . 辩 片 状 六 音 结 晶 c 结 . 击 打 有 回 音 . 音 一 般 声 so2 i 太 嶙 片石 墨 . 纵 祷 状 . 呈 依 盘 按 纹 理 排 列 琏 空 表 9 国 内 外几 个 石 墨 坩 埚 厂家 产 品 化 学 成 份分 析 规 培 覆 产 地 S0 l2 A O lF b O Mg O T0 i 喜 计 普 通 坚 1 0 丘 津 产 0 . 蝈 4 6 3 9 0 8 0 2 3 02 .5 0 2 .3 0 1 .1 9 l 9 6 普 通 型 10 . 阳 产 0 麓 普 通型 10 比利时 产 . 0 4 6 77 3 2 09 0 2 3 0 4 2 0 2 .I 仉2 ' 4 02 5 0 2 .5 0 【 .2 0 5 I 9 0 98 9 7 9 7 3 6 3 . 0 Z 8 5 0 0 7 2 0 普 通 型 a . 国 产 0 英 43 5 3 3 9 4g 0 1 4 0 J . 4 9 9 g5 体水份较高 , 成品率较低, 工艺操 作较复杂 。 旋 塑 成型 工 艺 流 程 : 料( 料 、 土 、 配 熟 粘 石 墨 ) 混 合 一 压 匀 ( 陈 f 一 疏 料 压 砣 一 切 一 与 £) 砣 打罐 一 旋 塑 成 型 一 预 干洗 罐 一 烘 干一 涂 釉 一 库。 5 涂 釉 与 烧 成 经 过烘 干后 的 坩 埚 . 检验 合格 再 行 刷 釉 , 待 釉 干后 才能 人 窑 烧 成 。 5 1 釉 料 配 制 与 涂 刷 坩埚 中 石墨 , 具有 . 虽 耐高 温的特性 , 在 70 但 0 ℃ 上 高 温 下 长 期 使 甩 . 被 氧 f 。6 会 I 0年 代 防 氧 f 的 方 法 是 采 二 E 烧结 一 检 验 。 . 3 压缩成型 以汕 压 水压 或 气 压设 备 垮 动力 , 用钢 馍 具 压 缩 成 型 。其 优 点 是 工 艺 简 单 、 产 周 期 短 和 效 率高 ; 型 过 程 机 碱 化 程 生 成 度 较高 , 动强 度小 和 产 品 质 量 高 。 劳 用 匣 钵 套 烧 , 法 能 耗 大 、 产 效 率 低 、 动 此 生 劳 强度 大 。 年 来 又出现 一 种 新 方 法 —— 涂 釉 。 近 目前 采 用 的 釉料 原材 料 及配 方 , 见表 9所 。 釉 浆 的配 制 : 先 将 釉 料 原 料 经 石 碾 粉 首 碎 至 小 于 】0目 , 后 按 釉 料配 比混 合均 匀 , 2 然 压缩成型 生产工艺 流程 : 料 ( 料、 配 熟 粘 土 、 墨 ) 混 合 一 陈 化( 匀 ) 液 压 成 型一 石 一 压 一 修 罐 烘 干 一 刷 釉 一 烧 成 一 检 验 一 包 装 一 入 36 — 维普资讯 表 9 石 墨坩 埚 的 釉 料 原 料 及配 方 举 例 序 号 6 l o【 65 o2 67 03 6 8 O{ 四 计 梅 5 0 5 0 2 0 2 0 5 0 5 0 纯 吐 斗 玻 璃 柬 节 土籼 抖 外 3 5 【 5 】 5 5 0 l 5 】 5 】 5 轴 黄 棕 竭 黄 埠 昔 绿 时, 宜烧 中 睦焰 或 还 原 焰 。 当达 到 髓高 烧 成 温 度 _ 停 火 像 温 8r 然后 逐 渐 降 温 吩 即 , j 一, h, 经 2h 4 r出窑 出窑 后 坩 埚要 通 过 检 验 、 葵、 分 喷 涂 标 志 . 包装 入 库 再 注 ; 配 方 中需 加 凡 适 量 萤 石 耠 、 石 抒 轴 科 均 为畦 在 滑 璃 悼 , 臆 性 加 水 打 成 泥 浆 。釉 浆 配 制 举 例 , 袁 1 。 见 0 表 1 石 墨 坩 埚 釉 浆配 制 举例 0 “ 抖 斑 洋 矸 土柬 节 土虚硅 二 擗 盘 璃其 它 (I O 目 < l 日 < I 0目 < 】 Q 目 e 6 卟加 球 0 卸 2 2 O B 5 2 O 2 5 】 O 0 5 6~ 2 { 2 5 5 0 5 6~ 圉 I 蚶 埚 晓 K温 度 曲 线 注 : OL号 铀 慷 黄 色 , ∞ ℃ f 蟮 t ∞ ℃ 垒 蝽 1 O 6 6 } L 7 6 2号 釉 6 使 用寿 命 与 保 护 石 墨 坩 埚 寿 命 取 决 于 四个 因 素 : 埚 的 坩 黄 埠色,5 ℃擞熔 ,5" 熔 , 60 7( 3 C奎 坩 埚 涂 釉 : 釉前 先 清 除 坩 埚 表 面 灰 尘 涂 和 浮 物 , 后 用 毛刷 沾 取 釉 浆 自上 而 下 刷 一 然 质量 、 用途 、 料 和烧 熔 金 属 的 炉 子 结构 。表 燃 1 列 出不 同 用 途 坩 埚 的 使 用 寿 命 。此 外 , 1 还 应 考虑 使 用 操作 方 法 的影 响 。 作 不 当 . 操 会打 破 坩 埚 。新 坩 埚 投入 使 用前 缅 加 烘烤 。供 烤 过 程 中 缓 慢 升 温 、 歇 升 温 达最 后 温 度 后 , 间 经 一 遍 , 横 剁 一遍 , 后 抹 平刷 光 保 持 釉 子 复 盖 摄 均 匀釉 层 厚 度 在 】 5 2 .  ̄ mm。 坩埚 口在 干 后 再 。釉 浆 耗 量 为每 号 坩埚 约 1g 。 0 5 2 坩 埚烧 成 . 中 小 型坩 厂 , 一般 陵用 倒 焰 窑烧 成 。 优 点是 机动 灵 活 , 受 生 产 舰 艇 限 其 不 定 时 间 保温 , 然后 冷 却 才 能使 用 。 表 1 石 墨 坩 埚 的使 用寿 命 I 羽 逢 使用 t , r 次 6 I 2 制 . 于 间 歇生 产 。主要 缺点 是 耗 能 高 、 效 适 热 率低 。 装 窑方 法 : 经涂 釉后 的坩 埚 , 釉 层 硬 固 待 熔 炼 R 问 _ 十 h 2 3 ~ 2~ 2 5 . 蚌 钠 蚌 娃 后 即 可 入 窑 。 窑前 先 用 标 准 砖 做架 子 , 架 装 在 子 上 平 铺 一 层 耐 火扳 , 板 上 垫 6 8 m 厚 在 ~ r a 硅 砂 。 窑 时 采 用 磺排 分 列 立 式 装 窑法 装 窑 装 蚌 铜 夸 奎 蚌 耘 2 5 { 0 J 2 ~ 机5 l ~ 7 结 语 目前 石 墨坩 埚 的 研 究方 向 , 括 下 述 三 包 每 列 宽 10rm, 与 列 之 间 距 离 10 0 2 a 列 ~ O 20 0mm。 每排 长度 与 高 度 视 窑 的容 积 而 定 。 坩 埚 之 问 一 般 采 取 口对 口、 对 底 , 号 在 下 、 底 大 小 号 在上 , 大套 中 、 中套 小码 装 。凡 两 个 坩埚 接 触 处 , 要垫 硅 砂 防帖 连 。 都 烧 成 温 度 制 度 : 成 是 坩 埚 生 产 最 后 一 烧 道 工 序 , 是 关 键 的 工 序 , 个 过 程 通过 烧 成 也 整 温 度 曲 线 示 为坩 埚烧 成温 度 所 曲线 。 该 曲 线 " 下时 , 烧 氧化焰 I C以 宜 在 70 9 0 5 ~ 0 ℃时 , 饶 还 原 焰 } 9 0 以上 宜 在 0℃ 个 方 面 : 探 索 更 好 的 耐 高 温 的 原 材 料 及 配 ① 方 研 制 更 先 进 的 自动 f的成 型设 薪 ; 研 ② E ③ 究 新 釉 料 及更 合 理 的 烧 成 制度 。 8 参 考 文 献 l 博 悍 . 墨 . 卟 非叠 属 矿 .9 7年 茸 2 3 4期 . 石 国 I8 2 括 洵. 置 剿品 工 艺 学. 江 : 江 工 韭 大 学 出艟 牡, 石 走 武 1 9 . g 2 3 曾 正 明 . 善 坩 埚 的 造 - 使 用 北 京 一 械 出 版 社 . 石 h 机 I m 96 3 — 7


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