[发明专利]一种冶金用匣钵及其制备方法

说明书

本发明涉及一种冶金用匣钵及其制备方法，属于冶金技术领域。本发明的冶金用匣钵由内层、中间层和外层构成；所述的内层为碳质复合材料层，所述的中间层为耐火棉或陶瓷棉，所述的外层为不吸波材料层；其中，所述的碳质复合材料层由如下重量份的组份组成：石墨50‑70份，碳化硅20‑40份，氮化硅5‑10份，滑石1‑5份，增强纤维0.5‑4.5份，酚醛树脂5‑15份；所述的不吸波材料层由如下重量份的组份组成：莫来石50‑80份，刚玉粉30‑60份，高铝矾土50‑90份，硅藻土30‑50份，生铝石20‑40份。本发明的冶金用匣钵外层结构能够增强内层及整个匣钵的机械强度，而且有内层的保护不会受到高温熔体的侵蚀，当任意一层损坏后均可以被替换，延长使用寿命，节约使用材料。

技术领域

本发明涉及一种冶金用匣钵及其制备方法，属于冶金技术领域。

背景技术

将微波加热技术应用于冶金工业，是冶金技术的一次革命，微波冶金具有节能、高效、环保等优点。但就目前而言微波加热技术在冶金工业中的应用还不够成熟，仍处于实验室或半工业阶段，还存在着诸多问题。微波冶炼合金时用碳质、碳化硅、石墨及其他含碳质、碳化硅等复合材料制作的匣钵来盛装物料及反应熔体，能够较好的解决冶炼高温熔体侵蚀坩埚或匣钵的问题，但是碳质、碳化硅、石墨及其他碳质复合材料具有较强的吸收微波的能力，会导致碳质、碳化硅、石墨及其他碳质复合材料等匣钵被微波加热，吸收一部分微波能，降低了微波能的利用效率。若将碳质、碳化硅、石墨及其他碳质复合材料等材料制作成较薄的匣钵，则机械强度较低，易损坏。

用二氧化硅、三氧化铝、碳酸钙以及含有这些成分的材料，如莫来石、高铝砖等不吸波的材料制作的匣钵虽能避免被微波加热，但是它们容易与物料中的成分反应，从而被侵蚀，使用寿命短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冶金用匣钵及其制备方法，解决碳质匣钵吸收部分微波能、机械强度较低、易损坏，不吸波材料制作的匣钵易与物料反应、被侵蚀、使用寿命短的技术问题。

本发明的实现过程如下：

一种冶金用匣钵，所述的匣钵是复合结构，由内层、中间层和外层构成；所述的内层为碳质复合材料层，所述的中间层为耐火棉或陶瓷棉，所述的外层为不吸波材料层；其中，所述的碳质复合材料层由如下重量份的组份组成：石墨50-70份，碳化硅20-40份，氮化硅5-10份，滑石1-5份，增强纤维0.5-4.5份，酚醛树脂5-15份；所述的不吸波材料层由如下重量份的组份组成：莫来石50-80份，刚玉粉30-60份，高铝矾土50-90份，硅藻土30-50份，生铝石20-40份。

上述的冶金用匣钵的制备方法，按照如下步骤：

(1)按照重量份将石墨、碳化硅、氮化硅、滑石、增强纤维、酚醛树脂加入粉碎机混合并粉碎成400-500目的粉体；

(2)在步骤(1)得到的粉体中加入重量份为10-30份水，湿法球磨4-6小时，经造粒、压坯成型，脱模后干燥12-24小时，放入窑炉中烧结，窑内通入惰性气体保护，烧结时间为20-25个小时，烧结温度为1000-1300摄氏度，得到冶金用匣钵的内层坯体；

(3)按照重量份将莫来石、刚玉粉、高铝矾土、硅藻土、生铝石加入粉碎机混合并粉碎成400-500目的粉体；

(4)在步骤(3)得到的粉体中加入重量份为10-30份水，湿法球磨4-6小时，经造粒、压坯成型，脱模后干燥12-24小时，放入窑炉中烧结，窑内通入惰性气体保护，烧结时间为20-25个小时，烧结温度为1000-1300摄氏度，得到冶金用匣钵的外层坯体；

(5)利用角磨机或切割机将所述的内层坯体和外层坯体做成凹槽状，外层坯体的凹槽与内层坯体的外壁契合，且外层坯体凹槽尺寸比内层大，在所述的内层坯体和外层坯体之间填充耐火棉或陶瓷棉。

进一步，步骤(2)所述的压坯成型采用等静压成型或50Mpa压力下液压成型。