[发明专利]用于冶炼氟金云母陶瓷的组合物、方法及由其制备的氟金云母陶瓷

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体而言，涉及一种用于冶炼氟金云母陶瓷的组合物、由其制成的氟金云母陶瓷、以及该陶瓷的生产方法。

背景技术

二十年前，熔铸氟金云母陶瓷是以氟金云母尾渣为原料，其产品的生产规模很小、单件重量最高仅达十几公斤。工艺方法是采用高温炉坩埚法熔制。这种方法是将加热电极置于熔体上方进行加热，待原材料在坩埚内完全熔透后，打开约1450℃的高温炉门，由操作人员用大铁钳将坩埚夹出，将坩埚内的云母熔体注入到预热后的钢模中成型，再迅速拆开钢模，最后将成型铸件放入退火炉中退火。由于这样的配方和生产方法的限制，熔铸生产的陶瓷晶粒较细，根本生产不出大件产品，也不能铸造出形状各异的大型铸件。即使生产小铸件，由于热容量少，脱模散热快，铸件容易炸裂，并且铸件在模具中速冷，表面会形成玻璃体。另外，由于固化云母陶瓷收缩率比较大，铸件靠近模具部分密实，中心部位容易形成空腔。因此退火后的熔铸云母铸件，排除炸裂的次品，然后再经过切、车、铣等加工，去掉表面的玻璃体和空心部位才是合格产品，这样生产出的板材、棒材的成品率很低。而且由于加热电极置于熔体上方进行加热，存在大量的电耗损失，造成电能利用率较低。

这种配方以及生产方法的主要缺点归纳如下：第一，生产不出大件产品。这种配方、工艺和设备，只能生产十几公斤重的小铸件，而无法生产出工业化生产往往所需要几十公斤甚至几百公斤的大铸件。第二，原配方不适合铸成形状各异的大型铸件。第三，成品率低。由于产品大部分空心，而且在模具中容易炸裂，表面会形成玻璃体，成本提高。第四，电能利用率低，损耗严重，每公斤产品耗电约30度。第五，安全性差。因为装料、出料、浇铸都是人工操作，面对1450℃的高温和坩埚熔体，经常把操作人员烫伤。

之后出现的内热法熔铸氟金云母陶瓷，是将加热电极置于溶液之内，然后进行熔铸，最后进行冷却。这种方法虽然电能利用率比较高，但是由于配方的限制，而且电极留在了熔体之内，同样无法生产出大铸件。而且这种方法直接冷却，不进行浇铸，不能生产异型件。同样存在空心的问题，安全性也并没有得到进一步的提高。

发明内容

本发明针对现有技术中不能生产大铸件和异型大铸件、成品率低、电能利用率低以及安全性差的问题，提供了一种用于冶炼氟金云母陶瓷的组合物、由其制成的氟金云母陶瓷、以及该陶瓷的生产方法和熔炼设备。

本发明提供的用于冶炼氟金云母陶瓷的组合物，包括基材和增加剂，增加剂选自由B₂O₃、ZnO，B₄C₃和高温电工玻璃粉组成的组中的一种或多种，基材占组合物总质量的80～95％，增加剂占组合物总质量的5～20％。

进一步地，组合物包括成核剂，基材占组合物总质量的80～93％，成核剂占组合物总质量的2～15％，增加剂占组合物总质量的5～18％，成核剂选自由Cr₂O₃、CrO₃、TiO₂和CaO组成的组中的一种或多种。

本发明的另一个目的在于提供一种氟金云母陶瓷，由上述组合物制备而成。

本发明的另一个目的在于提供上述氟金云母陶瓷的制备方法，包括将组合物的各个成分进行混料、熔炼、浇铸以及拆模步骤，并且在熔炼步骤中采用上内热法。

进一步地，在浇铸步骤，熔体往模具浇铸过程中同时加入骨料，骨料为前一次浇铸剩下的尾料或者浇注口边角废料。

进一步地，在完成浇铸步骤后，继续对模具内浇注口进行二次通电保持，使得浇注口内的组合物始终处于熔融状态。

本发明的再一个目的是提供了一种氟金云母陶瓷的熔炼设备，在所述熔炼步骤中采用的熔炼装置包括主机架、坩埚和加热电极，该熔炼装置进一步包括直接或间接设置在主机架上的电极高度调节机构，与加热电极的一端连接，加热电极的另一端具有进入坩埚内的熔体的第一状态或离开坩埚内的熔体的第二状态。

进一步地，熔炼设备还包括：副机架、副机架提升器，以及坩埚倾倒器。副机架包括横梁和竖梁；该竖梁可滑动地设置在主机架的竖向框架中的轨道中；坩埚通过固定臂与副机架的竖梁连接；副机架提升器与副机架的横梁相连，通过提升机的运作，使得副机架沿主机架的竖向框架中的轨道上下移动；坩埚倾倒器与坩埚底部的一端连接，使得坩埚(40)可与水平面呈0至90度的角度。进一步地，坩埚倾倒器、电极高度调节机构和坩埚提升器为电动卷扬机或者电动葫芦。