一种粉末冶金用熔炼坩埚预制浇口及其制作工艺
阅读说明：本技术 一种粉末冶金用熔炼坩埚预制浇口及其制作工艺 (Melting crucible prefabricated pouring gate for powder metallurgy and manufacturing process thereof ) 是由 胡阳 余峙伟 许文勇 李周 于 2021-06-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种粉末冶金用熔炼坩埚预制浇口及其制作工艺,具体涉及粉末冶金技术领域,包括基座主体,所述基座主体顶部中间位置开设有垫片卡槽,所述垫片卡槽内部插接有垫片,所述垫片卡槽与垫片相适配,所述基座主体两端处均固定设有U型挂钩,所述基座主体顶部两端靠近U型挂钩的位置处均固定设有挡板,所述垫片卡槽设在两个挡板之间,两个所述U型挂钩底部设有同一个坩埚。本发明通过使用电熔白刚玉骨料和粉料为主要原料,经过混料、配置泥料、浇注震动、脱模干燥和烧结保温制成特定结构的预制浇口,与现有技术相比,本发明中的预制浇口采用质地更为致密的耐火材料烧制成型,具有更好的热震性能和抗冲刷性能。(The invention discloses a smelting crucible prefabricated pouring gate for powder metallurgy and a manufacturing process thereof, and particularly relates to the technical field of powder metallurgy. The invention uses the electric melting white corundum aggregate and powder as main raw materials, and prepares the prefabricated pouring gate with a specific structure through material mixing, pug preparation, pouring vibration, demoulding drying and sintering heat preservation.)
技术领域
本发明涉及粉末冶金
技术领域
，具体涉及一种粉末冶金用熔炼坩埚预制浇口及其制作工艺。背景技术
16世纪中叶，陶瓷业者及炼金术士利用粘土制造坩埚，开始使用时先以慢火预热使水气蒸发,然后以猛火加热坩埚至金属熔化所需的温度。至18世纪末期，开始生产石墨质坩埚，但因成形技术落后，故与现代标准相比，寿命仍嫌太短。1820 年，美国的JOSEPH开发了一种坩埚，采用天然石墨和耐火粘土，因石墨导热性好且化学性能稳定，耐火力强，故坩埚寿命大大提高。从早期耐高温石墨坩埚逐步发展到超级超强坩埚，直到当今的高级碳化硅/石墨坩埚，人类走过了一段漫长的历史过程。与此同时，随着耐热耐蚀铸铁材质的进步和表面涂层防止渗铁技术的发展，合金铸铁坩埚亦在近几十年获得广泛的应用。特别是有色金属熔炼领域，采用石墨或铸铁坩埚的熔炉占有很大的比例。这主要得益于坩埚熔炼的一系列优点。
熔炼坩埚预制浇口是粉末冶金雾化制粉过程中直接与高温合金金属液直接接触的耐火材料。高温合金原料在熔炼坩埚内通过真空感应加热至具有一定过热度的金属液，通过浇口准确倒入中间包中，在该过程中的浇口起到引导钢液流向的作用。
目前，熔炼坩埚浇口通过混合不同粗细比例的电熔镁砂，再添加玻璃胶溶液人工打制成型。所打制的浇口成型后质地疏松，在金属液的反复冲刷下破碎脱落、开裂，导致熔炼坩埚无法使用和对合金纯净度造成严重污染。因此有必要设计一种可替换的、热震性能更好的预制浇口以解决上述问题。
发明内容
为此，本发明提供一种粉末冶金用熔炼坩埚预制浇口及其制作工艺，通过采用分体式设计，可实现快速替换和装配，解决了因熔炼坩埚浇口破损导致无法继续使用的情况，同时避免了浇口受钢液反复冲刷导致破碎脱落的情况，减少了合金中的杂质含量，以解决现有技术中由于金属液的反复冲刷导致的坩埚无法使用并且对合金造成污染的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种粉末冶金用熔炼坩埚预制浇口，包括基座主体，所述基座主体顶部中间位置开设有垫片卡槽，所述垫片卡槽内部插接有垫片，所述垫片卡槽与垫片相适配，所述基座主体两端处均固定设有U型挂钩，所述基座主体顶部两端靠近U型挂钩的位置处均固定设有挡板，所述挡板设在两个U型挂钩之间，所述垫片卡槽设在两个挡板之间，两个所述U型挂钩底部设有同一个坩埚，两个所述U型挂钩均卡接在坩埚开口处的边缘上，所述基座主体内壁与垫片外壁相接触，两个所述U型挂钩底部均设有防脱落机构，所述防脱落机构延伸到坩埚底部。
进一步地，所述防脱落机构包括四个第一连接杆，四个所述第一连接杆平均分布在两个U型挂钩的底部，所述第一连接杆顶端延伸入U型挂钩内部，每个所述第一连接杆底端均固定设有弹簧，每个所述弹簧底端均固定设有第二连接杆，所述坩埚外端设有两个弧形限位板，四个所述弹簧平均分布在两个弧形限位板内部，所述第一连接杆的底端插接在弧形限位板内部底端，所述第二连接杆的顶端插接在弧形限位板内部底端，所述弧形限位板底部设有扇形限位板，所述扇形限位板顶部与坩埚底部相接触，所述第二连接杆底端与扇形限位板顶部通过轴承活动连接。
进一步地，所述扇形限位板的数量设置为两个，四个所述第二连接杆均匀分布在两个扇形限位板的顶部。
进一步地，所述垫片凹处位置略低于坩埚边缘。
进一步地，所述基座主体和弧形限位板均呈片状圆弧型，所述基座主体和弧形限位板均与坩埚外壁紧密贴合。
本发明还包括制作该粉末冶金用熔炼坩埚预制浇口的工艺，具体步骤如下所示：
步骤一、将电熔或烧结刚玉原料破碎或粉碎成0-0.5mm、0.5-1mm、1-3mm的三种粒度颗粒，然后按照 60%：20%：20%比例混合三种粒度的原料；
步骤二、将白云石粉加工磨成粒度250目细粉，按8%的质量分数比例的加入刚玉混合料中，向混合原料中加入质量分数为5.5%的水并搅拌均匀得到泥料，将泥料注入模具中后进行震动20分钟，后凝固18小时；
步骤三、将凝固好的预制浇口脱模干燥24小时后放入炉窑中烧结5小时，烧结温度650℃，冷却48小时后出炉即得制品；
步骤四、利用机床在制得的U型挂钩底部两端分别加工一个螺纹孔，而且螺纹孔的尺寸需要与第一连接杆相适配。
本发明具有如下优点：
1、本发明通过使用电熔白刚玉骨料和粉料为主要原料，经过混料、配置泥料、浇注震动、脱模干燥和烧结保温制成特定结构的预制浇口，与现有技术相比，本发明中的预制浇口采用质地更为致密的耐火材料烧制成型，具有更好的热震性能和抗冲刷性能；
2、本发明中的浇口垫片采用分体式设计，可实现快速替换和装配，解决了因熔炼坩埚浇口破损导致无法继续使用的情况。同时避免了浇口受钢液反复冲刷导致破碎脱落的情况，减少了合金中的杂质含量。本发明所述的基座主体通过U型挂钩与坩埚外壁紧密配合，位置相对固定。所述垫片安装在基座主体的垫片卡槽中，可实现快速替换和装配，解决了因熔炼坩埚浇口破损导致无法继续使用的情况。同时避免了浇口受钢液反复冲刷导致破碎脱落的情况，提高了合金的纯净度，具有显著的经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明提供的坩埚与垫片、基座主体、挡板、U型挂钩的爆炸图；
图2为本发明提供的坩埚与基座主体、挡板的结构示意图；
图3为本发明提供的坩埚与U型挂钩、第一连接杆、第二连接杆、弧形限位板以及扇形限位板的结构示意图；
图4为本发明提供的第一连接杆与U型挂钩、弧形限位板的结构示意图；
图5为本发明提供的U型挂钩与螺纹孔的结构示意图；
图6为本发明提供的图4中A的放大图；
图7为本发明提供的图4中B的放大图。
图中：1垫片、2基座主体、3挡板、4 U型挂钩、5垫片卡槽、6坩埚、7螺纹孔、8第一连接杆、9弧形限位板、10弹簧、11第二连接杆、12扇形限位板。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照说明书附图1-2，该实施例的一种粉末冶金用熔炼坩埚预制浇口，包括基座主体2，所述基座主体2顶部中间位置开设有垫片卡槽5，所述垫片卡槽5内部插接有垫片1，所述垫片卡槽5与垫片1相适配，所述基座主体2两端处均固定设有U型挂钩4，所述基座主体2顶部两端靠近U型挂钩4的位置处均固定设有挡板3，所述挡板3设在两个U型挂钩4之间，所述垫片卡槽5设在两个挡板3之间，两个所述U型挂钩4底部设有同一个坩埚6，两个所述U型挂钩4均卡接在坩埚6开口处的边缘上，所述基座主体2内壁与垫片1外壁相接触，两个所述U型挂钩4底部均设有防脱落机构，所述防脱落机构延伸到坩埚6底部，本发明采用分体式设计，可实现快速替换和装配，解决了因熔炼坩埚浇口破损导致无法继续使用的情况。同时避免了浇口受钢液反复冲刷导致破碎脱落的情况，减少了合金中的杂质含量。本发明中的基座主体2通过U型挂钩4与坩埚6外壁紧密配合，位置相对固定。所述垫片1安装在基座主体2的垫片卡槽5中，可实现快速替换和装配，解决了因熔炼坩埚浇口破损导致无法继续使用的情况。同时避免了浇口受钢液反复冲刷导致破碎脱落的情况，提高了合金的纯净度，具有显著的经济效益。
所述垫片1凹处位置略低于坩埚6边缘，能够便于将坩埚6中的液体倾倒出来，并且能够方便液体沿着垫片1顺利流淌出去。
实施场景具体为：安装预制浇口时，首先调整好基座主体2的朝向，将基座主体2紧贴熔炼坩埚6外壁后垂直放入；U型挂钩4挂在预制坩埚6的上沿，基座主体2的外侧则填充捣打料等塑形耐火材料使基座主体2与熔炼坩埚6紧密贴合；所述挡板3在熔炼坩埚6倾倒合金钢液时起到围挡作用；垫片1插入垫片卡槽5中，使用玻璃胶等粘接剂涂抹在缝隙处使垫片1固定在基座主体2上。垫片1在使用过程中出现破裂或脱落情况时，更换新的垫片1重新使用粘接剂粘结即可，该实施方式具体解决了现有技术中浇口受钢液反复冲刷导致破的问题。
参照说明书附图3-7，该实施例的一种粉末冶金用熔炼坩埚预制浇口，还包括防脱落机构，所述防脱落机构包括四个第一连接杆8，四个所述第一连接杆8平均分布在两个U型挂钩4的底部，所述第一连接杆8顶端延伸入U型挂钩4内部，每个所述第一连接杆8底端均固定设有弹簧10，每个所述弹簧10底端均固定设有第二连接杆11，所述坩埚6外端设有两个弧形限位板9，四个所述弹簧10平均分布在两个弧形限位板9内部，所述第一连接杆8的底端插接在弧形限位板9内部底端，所述第二连接杆11的顶端插接在弧形限位板9内部底端，所述弧形限位板9底部设有扇形限位板12，所述扇形限位板12顶部与坩埚6底部相接触，所述第二连接杆11底端与扇形限位板12顶部通过轴承活动连接。
所述扇形限位板12的数量设置为两个，四个所述第二连接杆11均匀分布在两个扇形限位板12的顶部，两个所述扇形限位板12的设置能够分别固定两个U型挂钩4，从而能够同时防止两个U型挂钩4从坩埚6的外端脱落。
所述基座主体2和弧形限位板9均呈片状圆弧型，所述基座主体2和弧形限位板9均与坩埚6外壁紧密贴合。基座主体2、弧形限位板9均能够与坩埚6的外端紧密接触，能够最大限度的减小基座主体2与坩埚6之间的缝隙，从而能够防止液体渗漏的情况的发生，而且通过弧形限位板9还能够限制第二连接杆11和第一连接杆8的位置。
实施场景具体为：为了防止在倾倒坩埚6内部的液体时U型挂钩4从坩埚6的外端脱落，还可以将第一连接杆8安装在U型挂钩4底端，由于第一连接杆8的顶端加工有外螺纹，而且U型挂钩4的底部加工有螺纹孔7，所以通过将第一连接杆8插入螺纹孔7内部并且转动第一连接杆8就能将第一连接杆8安装U型挂钩4底部，但是在安装之前需要先沿着坩埚6的外壁向下拉伸扇形限位板12，利用扇形限位板12向下拉伸第二连接杆11，并通过第二连接杆11向下拉伸弹簧10，从而能够将扇形限位板12放置在坩埚6底部，使得扇形限位板12的顶部能够与坩埚6底部相接触，然后再将第一连接杆8的顶端插接在U型挂钩4内部并且需要转动第一连接杆8，由于第二连接杆11底端与扇形限位板12通过轴承活动连接且第二连接杆11、弹簧10和第一连接杆8均与弧形限位板9的内部相接触，所述第一连接杆8在转动的过程中还会带动弹簧10和第二连接杆11转动，从而能够将第一连接杆8顺利安装在U型挂钩4底部。由于，此时的弹簧10处于拉伸状态，所以弹簧10会向下拉伸第一连接杆8的底端，从而能够通过第一连接杆8向下拉伸U型挂钩4，使得U型挂钩4能够紧密卡接在坩埚6的外端，从而能够防止在倾倒坩埚6中的液体时U型挂钩4从坩埚6的外端脱落的情况的发生。
本发明还包括制作权该粉末冶金用熔炼坩埚预制浇口的工艺，具体步骤如下所示：
步骤一、将电熔或烧结刚玉原料破碎或粉碎成0-0.5mm、0.5-1mm、1-3mm的三种粒度颗粒，然后按照 60%：20%：20%比例混合三种粒度的原料；
步骤二、将白云石粉加工磨成粒度250目细粉，按8%的质量分数比例的加入刚玉混合料中，向混合原料中加入质量分数为5.5%的水并搅拌均匀得到泥料，将泥料注入模具中后进行震动20分钟，后凝固18小时；
步骤三、将凝固好的预制浇口脱模干燥24小时后放入炉窑中烧结5小时，烧结温度650℃，冷却48小时后出炉即得制品；
步骤四、利用机床在制得的U型挂钩4底部两端分别加工一个螺纹孔7，而且螺纹孔7的尺寸需要与第一连接杆8相适配。
本发明采用的刚玉原料和白云石份均属于的质地致密的耐火材料，利用该耐火材料烧制成型的本发明具有更好的热震性能和抗冲刷性能。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
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