用于生产钒铝合金的冶炼炉及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钒铝合金生产领域，具体地，涉及一种用于生产钒铝合金的冶炼炉及其制造方法。
【背景技术】
[0002]钒铝合金是高性能钛合金材料制备所需添加的一种中间合金，近年来，随着航空航天领域的开发，对钒铝合金的需求量和要求均提高，钒铝合金生产工艺的研究成为热点，钒铝合金中杂质元素的控制要求和难度较高。目前，钒铝合金大多采用炉外铝热法生产，所使用的冶炼炉的炉体包括炉体外壳以及设置于炉体外壳的内表面上的炉衬，现有的冶炼炉的炉衬为石墨材质，耐火度不够并且保温性能较差，在冶炼过程中冶炼炉内的炉料对石墨材质的炉衬的侵蚀较严重，造成生成的钒铝合金锭气孔多、表面光洁度差、夹杂多(尤其是杂质碳含量超标)、成品合格率低，通常情况下，采用上述冶炼炉冶炼后需要再经过真空精炼才能制得质量合格的钒铝合金，增加了钒铝合金的生产成本并且降低了生产效率，另外，由于石墨材质的炉衬易烧损、易破裂，重复使用的次数有限，进一步增加了钒铝合金生产的成本。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种用于生产钒铝合金的冶炼炉及其制造方法，所述冶炼炉的炉衬耐火度高且保温性能好，使用所述冶炼炉生产出的钒铝合金质量较好。
[0004]为了实现上述目的，本发明提供一种用于生产钒铝合金的冶炼炉的制造方法，所述冶炼炉的炉体包括炉体外壳以及设置于所述炉体外壳的内表面上的炉衬，所述炉体外壳包括相连接的炉底座和炉身，该制造方法包括:
[0005]耐火材料制备步骤:将镁砂、镁质耐火泥以及粘结剂混合并搅拌均匀，以获得耐火材料；
[0006]炉衬制造步骤:将所述耐火材料涂覆在所述炉体外壳的内表面上并进行烘烤以形成所述炉衬。
[0007]优选地，所述镁砂为电熔镁砂，该电熔镁砂的化学成分质量百分比为:MgO彡98.5、S12 < 0.5、CaO < 0.8，其余为不可避免的杂质。
[0008]优选地，所述镁质耐火泥的化学成分质量百分比为:MgO彡98.5、S12 < 0.5、CaO
<0.8，其余为不可避免的杂质。
[0009]优选地,所述电熔镁砂的粒度为Imm?8mm,所述镁质耐火泥的粒度小于1mm。
[0010]优选地，所述粘结剂为精制氯化镁溶液，该精制氯化镁溶液的密度为1.2g/ml?1.4g/ml ο
[0011]优选地，所述镁砂、所述镁质耐火泥以及所述粘结剂的质量比为8?10:1?2:1。
[0012]优选地，所述耐火材料制备步骤中，采用搅拌机对所述镁砂、所述镁质耐火泥以及所述粘结剂搅拌3分钟以上。
[0013]优选地，所述炉衬制造步骤包括:
[0014]a、在所述炉底座的内表面上涂覆所述耐火材料并捣固紧实；
[0015]b、将所述炉身放置于所述炉底座上并连接所述炉身与所述炉底座以形成所述炉体外壳；
[0016]C、在所述炉体外壳的所述炉身的内表面上涂覆所述耐火材料并捣固紧实；
[0017]d、对覆盖在所述炉体外壳的内表面上的所述耐火材料进行烘烤，以形成所述炉衬。
[0018]优选地，所述步骤c包括:将倒圆锥形的炉衬模具放入所述炉体外壳中，将所述耐火材料填充在所述炉体外壳的内表面和所述炉衬模具的外表面之间并捣固紧实。
[0019]本发明还提供了一种用于生产钒铝合金的冶炼炉，该冶炼炉由上述的用于生产钒铝合金的冶炼炉的制造方法制得。
[0020]通过上述技术方案，本发明的冶炼炉的炉衬由镁砂和镁质耐火泥等形成,炉衬的主要成分为MgO，这种炉衬耐火度高并且保温性能好，在冶炼过程中不易烧损或破裂，并且不易与冶炼炉内的炉料发生反应，使用该冶炼炉生产出的钒铝合金气孔少、夹杂少并且容易破碎，钒铝合金的质量得到提高，另外，由于这种炉衬不易烧损并且不易被侵蚀，因而有利于多次重复使用，降低了生产成本。
[0021]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0022]以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0023]本发明涉及一种用于生产钒铝合金的冶炼炉的制造方法，所述冶炼炉的炉体包括炉体外壳以及设置于所述炉体外壳的内表面上的炉衬，所述炉体外壳包括相连接的炉底座和炉身，该制造方法包括:
[0024]耐火材料制备步骤:将镁砂、镁质耐火泥以及粘结剂混合并搅拌均匀，以获得耐火材料；
[0025]炉衬制造步骤:将所述耐火材料涂覆在所述炉体外壳的内表面上并进行烘烤以形成所述炉衬。
[0026]根据本发明的制造方法获得的冶炼炉中，炉衬由镁砂和镁质耐火泥等形成，炉衬的主要成分为MgO，与现有的石墨材质的炉衬相比，这种由镁砂和镁质耐火泥等形成的炉衬耐火度高，在冶炼过程中不易烧损或破裂，保温性能好，并且不易与冶炼炉内的炉料发生反应，使用该冶炼炉生产出的钒铝合金气孔少、夹杂少，质量得到提高，并且由于含C等较少因而更容易破碎；另外，由于这种炉衬不易烧损并且不易被侵蚀，因而有利于多次重复使用，例如，在冶炼完钒铝合金随炉冷却后进行拆炉工序，将拆炉工序过程中脱落的炉衬碎块收集起来并破碎至合适粒度后再加入一定量的镁质耐火泥和粘结，以制成耐火材料再次用于制造所述炉衬，从而降低生产成本。
[0027]由于钒铝合金中杂质元素的控制要求较高，因而，冶炼炉的炉衬中杂质含量应竟可能低，以防止炉衬中的杂质在冶炼过程参与反应增大最终形成的钒铝合金中的杂质含量，因而，优选地，所述镁砂为电熔镁砂，电熔镁砂纯度高，结构致密，有利于提高生产出的钒铝合金的质量，并且，具体地，该电熔镁砂的化学成分质量百分比为:MgO ^ 98.5、S12
<0.5、CaO < 0.8，其余为不可避免的杂质，例如，该电熔镁砂可以选用牌号为FM990或者PM985的电熔镁砂。
[0028]并且，同样，所述镁质耐火泥的化学成分质量百分比为:MgO彡98.5、S12 < 0.5、CaO < 0.8，其余为不可避免的杂质，通过合理控制所述镁质耐火泥的化学成分，来减少生产出的钒铝合金中的杂质含量。
[0029]另外，优选地，所述电熔镁砂的粒度为Imm?8mm，所述镁质耐火泥的粒度小于Imm,采用合理的电熔镁砂和镁质耐火泥粒度配比，更容易形成高密度的炉衬，在冶炼过程中，这种高密度的炉衬不易出现破裂等缺陷，优质的炉衬有利于保证冶炼出的钒铝合金的质量。
[0030]并且，优选情况下，所述粘结剂为精制氯化镁溶液，该精制氯化镁溶液的密度为
1.2g/ml?1.4g/ml，精制氯化镁溶液中杂质少，采用精制氯化镁溶液作为粘结剂时，在烘烤耐火材料以形成炉衬的过程中，粘结剂中的氯化镁会与H2O反应并最终生成MgO和HCl气体，因而，有利于避免向炉衬中带入其它杂质从而保证冶炼出的钒铝合金的质量。
[0031]并且，所述镁砂、所述镁质耐火泥以及所述粘结剂的质量比可以为8?10:1?2:1，通过合理控制镁砂、镁质耐火泥和粘结剂的配比，调整获得的耐火材料的粘结度，使得镁砂和镁质耐火泥更好地粘结在一起形成炉衬，并且还有利于保证制得的炉衬的致密度，使得炉衬的耐火性更好。
[0032]并且，所述耐火材料制备步骤中，可以采用搅拌机对所述镁砂、所述镁质耐火泥以及所述粘结剂搅拌3分钟以上，以使得所述镁砂、所述镁质耐火泥以及所述粘结剂充分地均匀混合，保证制得的炉衬的质量。
[0033]另外，具体地，本实施方式中，所述炉衬制造步骤包括:
[0034]a、在所述炉底座的内表面上涂覆所述耐火材料并捣固紧实；
[0035]b、将所述炉身放置于所述炉底座上并连接所述炉身与所述炉底座以形成所述炉体外壳；
[0036]C、在所述炉体外壳的所述炉身的内表面上涂覆所述耐火材料并捣固紧实；
[0037]d、对覆盖在所述炉体外壳的内表面上的所述耐火材料进行烘烤，以形成所述炉衬。
[0038]其中，可以采用气压捣固机将加入到炉体外壳中的耐火材料捣固紧实，使得所述耐火材料涂覆在炉体外壳的内表面上。
[0039]并且，其中，所述步骤c包括:将倒圆锥形的炉衬模具放入所述炉体外壳中，将所述耐火材料填充在所述炉体外壳的内表面和所述炉衬模具的外表面之间并捣固紧实，这种倒圆锥形的炉衬模具有利于在将填充在所述炉体外壳和所述炉衬模具之间耐火材料捣固紧实后方便地从炉体中提出来而不破坏炉体外壳上涂覆的耐火材料的外形和紧实程度，从而减少制成的炉衬的缺陷。
[0040]另外，本发明还包括一种用于生产钒铝合金的冶炼炉，该冶炼炉由上述的用于生产钒铝合金的冶炼炉的制造方法制得。
[0041]本发明的冶炼炉适用于冶炼A1V65和A1V85等各牌号的钒铝合金。
[0042]使用本发明的冶炼炉后，制得的钒铝合金的杂质含量低，符合要求，不需要再进行真空精炼，因而缩短了钒铝合金的生产流程、加快了生产效率并节约了成本。
[0043]以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0044]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0045]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
[0046]下面将通过实施例对本发明进行进一步说明。
[0047]实施例1
[0048]将粒度为Imm?8mm的镁砂、粒度小于Imm的镁质耐火泥以及粘结剂倒入搅拌机并搅拌5分钟，以获得耐火材料；在炉底座的内表面上涂覆所述耐火材料并捣固紧实；再将炉身放置于炉底座上并连接炉身与炉底座以形成炉体外壳；然后，将倒圆锥形的炉衬模具放入所述炉体外壳中，将所述耐火材料填充在炉体外壳的内表面和炉衬模具的外表面之间并捣固紧实；最后，对内表面上涂覆有所述耐火材料的炉体外