[发明专利]一种玻璃纤维生产用合金坩埚及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于玻璃纤维制造设备技术领域，更具体的涉及一种玻璃纤维生产用合金坩埚及其制备方法。

背景技术

玻璃纤维是工业生产中不可缺少的重要的工业产品，具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高等优点，广泛应用于电绝缘材料、绝热保温材料以及电路基板等很多领域。

玻璃纤维常采用将熔融玻璃球通过铂合金板以机械拉丝的方式拉制，一直以来玻璃纤维的制造主要有陶土坩埚和白金坩埚两种工艺，前者污染环境，浪费资源，生产效率低下，产品质量差，是国家严令淘汰的落后的生产工艺；后者产品质量高，但是其原料白金的价格高昂，加工成本高。

申请号为200910028338.7的发明专利申请公布了一种超细连续玻璃纤维生产用坩埚，沿坩埚中心线在其两侧设置二块板状引电电极，其漏板采用铂铑合金制作，坩埚其余部分均采用耐火材料砌筑，减少了铂合金的用量，在一定程度上降低了生产成本。

但是，以白金或铂为主原材料生产的坩埚成本依然很高，因此亟待寻找一种产品质量高、成本较低的具有耐高温、耐腐蚀性的合金坩埚材料。

发明内容

为了解决现有生产玻璃纤维用坩埚加工产品质量差、成本高的问题，本发明提供了一种玻璃纤维生产用合金坩埚及其制备方法，该坩埚材料具有很强的耐高温性和耐腐蚀性，加工出来的产品质量高，且成本仅为现有白金坩埚的十分之一。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种玻璃纤维生产用合金坩埚的制备方法，其特征在于，合金坩埚的化学成分重量比为：C：0.02-0.1%，Cr：20-50%，Ni：35-70%，Hf：5-13.8%，Cu：0.8-2.4%，Ce：0.1-1.0%，Al：0.28-1.5%；合金坩埚的制备方法包括以下步骤：

（1）预处理：将纯Ni、Cr分别装入小料筐，装入加热炉内，升温至200℃，保温24小时后取出空冷至室温；

（2）熔炼：将Cr、Hf、Ni、Cu、1/2量的C依次装入真空炉内，Al、Ce和1/2量的C分别装入小料斗内，合上真空炉上盖；启动机械泵5分钟后，启动罗茨泵，待真空度达到0.2Pa时，启动熔炼电源进行熔炼，控制熔化功率18kW； 10分钟后控制熔化功率25kW，真空度0.4Pa；再过10分钟控制熔化功率50kW，保持10分钟；向真空炉中充入氩气，加入Al，10分钟后控制熔化功率40kW时加入Ce，熔清后加入1/2量的C，保持10分钟；调节控制熔化功率20kW，保持5分钟；

（3）降温结膜：断开熔炼电源，进行降温结膜，保持15分钟，功率20kW下出熔液；

（4）铸锭：将熔液注入合金锭模中，浇注温度为1400-1480℃；

（5）冷却：熔液在合金锭模内停留10分钟后，破真空，待温度降到200℃以下时，将合金锭从合金锭模中取出；

（6）车削：熔炼好的合金锭放在普通车床上，将合金锭表面车去单边5mm，车成直线度为0-2mm的电极棒；

（7）自耗电极焊接：真空自耗炉的真空度为0.8Pa，电压22V，电流2.5kA，进行电极棒与过渡电极的焊接；

（8）真空自耗冶炼：正常起弧5分钟后，调整真空自耗炉电压为24V，电流为3.8kA，熔速控制在80公斤/小时；

（9）封顶：未熔电极棒长度至原电极棒长度的1/5时，调整电压和电流，使熔速控制在40公斤/小时；

（10）扩散退火：将真空自耗的合金锭放入箱式电炉进行扩散退火，装炉温度为690-700℃，升温速度2.5-4.0mm/分钟，升温至1220℃，保温24小时，取出空冷；

（11）第一火锻造：将扩散处理好的电极棒重新装入箱式电炉内，装炉温度为690-700℃，升温速度2.5mm/分钟，升温至1180℃，保温2小时，将电极棒快速放到3吨空气锤上，上述操作控制在半分钟内完成，用机械手夹住电极棒一端，整个过程控制在一分钟之内，第一火变形量控制在50％，时间控制在3分钟内；

（12）第二火锻造：第一火锻造后的电极棒立即重新装入电炉内，1180℃下保温1小时，将电极棒快速放到3吨空气锤上，上述操作控制在半分钟内完成，用机械手夹住电极棒一端，整个过程控制在一分钟之内，第二火变形量控制在30％，时间控制在2分钟内，将锻件空冷；

（13）机加工：将锻造好的坯料，根据坩埚尺寸，用线切割下料，并将所下材料转移到加工中心，加工中心根据图纸设计，编程，生产出合金坩埚。

进一步优选的，所述步骤（7）中电极棒与过渡电极的焊接面积不小于电极截面积的2/3。