用于熔化无机非金属材料的坩埚的制作方法

本实用新型涉及无机非金属材料加工的领域，尤其涉及一种用于熔化无机非金属材料的坩埚。

背景技术：

矿渣是钢铁冶炼时产生的副产物，而对这些矿渣的排放、堆积不仅造成高昂的处理成本，同时也污染了环境。因此，目前，对矿渣的合理有效利用越来越受到关注。例如，矿渣被主要应用于水泥、混凝土、微晶玻璃、无机涂料、矿渣纤维、无机泡沫材料或多孔陶瓷粒等。

在利用或研究矿渣的过程中，往往需要对矿渣和/或与其配合的物料进行熔融处理，这需要用于熔化矿渣等无机非金属材料的坩埚。然而，坩埚在使用过程中往往会从坩埚炉中直接被取出而暴露于空气中，经历这样的骤冷过程后，坩埚往往会出现坩埚本体开裂、寿命变短的问题。

因此，需要一种能够耐高温、耐侵蚀、抗热震性好、寿命长的用于熔化诸如矿渣等无机非金属材料的坩埚。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种防止或减少破裂出现的坩埚。

本实用新型的另一目的在于提供一种具有良好抗热震性能的坩埚。

本实用新型的另一目的在于提供一种具有改善的使用寿命的坩埚。

根据本实用新型的用于熔化无机非金属材料的坩埚包括：内胆层；外套层，设置在内胆层的外侧；以及结合层，设置在内胆层与外套层之间并将内胆层与外套层结合。

内胆层可以是石墨层、石英层、瓷层、刚玉层、莫来石层或碳化硅层。

外套层可以是黏土层、镁铝砖材料层、镁铬砖材料层或氧化锆层。

结合层可以是氧化铝层、氧化硅层、氮化铝层或氮化硅层。

内胆层可以是所述坩埚的最内层，外套层可以是所述坩埚的最外层。

内胆层的厚度可以为4mm-15mm，外套层的厚度可以为8mm-30mm，结合层的厚度可以为1mm-5mm。

所述坩埚可具有经其加入物料的开口和用于容纳物料的内部空间，所述坩埚可具有用于限定所述内部空间的壁和底部，所述壁和底部均可包括所述内胆层、所述外套层和所述结合层。

所述坩埚可由所述内胆层、所述外套层和所述结合层组成。

所述坩埚还可包括设置在内胆层的内侧的抗侵蚀层。

所述坩埚还可包括设置在内胆层与外套层之间的结构增强层。

所述坩埚可具有圆柱形形状、圆台形形状、棱柱形形状、半球形形状或半椭圆球形状。

根据本实用新型的坩埚可以具有良好的抗热震性能，可以防止或降低破裂的出现，从而可以具有延长的使用寿命。

附图说明

通过结合附图，从下面的实施例的描述中，本实用新型的这些和/或其他方面及优点将会变得清楚，并且更易于理解，其中：

图1是示出根据本实用新型示例性实施例的用于熔化无机非金属材料的坩埚的透视图；以及

图2是示出根据本实用新型示例性实施例的用于熔化无机非金属材料的坩埚沿图1的线I-I′截取的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细描述本实用新型的实施例。

图1是示出根据本实用新型示例性实施例的用于熔化无机非金属材料的坩埚的透视图。图2是示出根据本实用新型示例性实施例的用于熔化无机非金属材料的坩埚沿图1的线I-I′(中轴面)截取的剖视图。

在根据本实用新型的实施例中，用于熔化无机非金属材料的坩埚100具有多层结构。坩埚100包括内胆层110、外套层130以及位于内胆层110与外套层130之间的结合层120。无机非金属材料可以是矿渣、玻璃、玻璃原料、微晶玻璃、微晶玻璃原料、陶瓷、陶瓷原料、石材(例如微晶石)、微晶石原料、水泥、耐火材料、碳素材料、多孔材料等等。

内胆层110可设置在坩埚100的最内侧。内胆层110可与熔融的无机非金属材料直接接触，所以内胆层110可以由耐高温(例如，1600～1700℃)、耐侵蚀的材料制成。例如，内胆层110可由石墨、石英、瓷、刚玉、莫来石或碳化硅制成。

外套层130可由耐急冷急热的材料(即，抗热震性好的材料)制成。材料的抗热震性可以受到材料本身物理性质(例如，热膨胀系数、导热系数、热容等)以及材料本身的结构(例如，显微结构、制品外形等)的影响。例如，可以使用黏土、镁铝砖材料、镁铬砖材料或氧化锆来形成外套层130。外套层130可以设置在坩埚100的最外侧。

结合层120设置在内胆层110与外套层130之间，用于将内胆层110与外套层130结合。结合层120可以由耐高温(例如，1600～1700℃)材料制成。例如，结合层120可以包括诸如氧化铝或氮化铝的高铝材料。结合层120也可以包括氧化硅或氮化硅。结合层120可以使得内胆层110与外套层130紧密地结合。

可以使用坩埚炉将置于坩埚100中的无机非金属材料熔化。具体地，可将固体的无机非金属材料置于坩埚100中，然后将装有无机非金属材料的坩埚100移入坩埚炉中，在坩埚炉中加热坩埚100及其中的物料，使得物料熔化。坩埚炉中的加热电极通常靠近坩埚100的外侧或与其接触。物料熔化完全后，将装有熔融物料的坩埚100从坩埚炉中取出。在加热物料的过程中和将坩埚100从坩埚炉中取出的过程中，坩埚100(尤其是坩埚100的外层)经受急冷急热。

如果坩埚100像传统的石墨坩埚、石英坩埚、瓷坩埚、刚玉坩埚、莫来石坩埚或碳化硅坩埚那样仅包括内胆层110(或由内胆层110组成)，则由于这些材料的抗热震性差，因此在加热物料的过程中或将坩埚从坩埚炉中取出的过程中，坩埚容易炸裂。此外，坩埚被重复使用多次之后，也容易炸裂。

外套层130设置为坩埚100的外层，且由抗热震性好的材料制成。因此，由于外套层130的存在，可以缓解内胆层110温度的剧烈变化，使得坩埚100整体可以经受温度的剧烈变化，从而不易出现炸裂现象，并增加了坩埚100的使用次数(即，延长了坩埚100的寿命)。

此外，结合层120可以使得内胆层110与外套层130紧密地结合，并且可以进一步缓解内胆层110温度的剧烈变化。

坩埚100具有经其加入物料的开口和用于容纳物料的内部空间。坩埚100具有用于限定所述内部空间的壁和底部。所述壁和底部可包括如上所述的内胆层110、外套层130和结合层120。参照图1和图2，坩埚100整体上具有圆柱形形状。坩埚100还可以具有圆台形形状、棱柱形形状、半球形形状或半椭圆球形状。

坩埚100的尺寸(例如，高度、直径、壁厚等)不受具体限制。例如，可以根据坩埚炉的内部腔体的尺寸来设计坩埚100的尺寸。例如，圆柱状的坩埚100可具有330mm-350mm的高度和230-250mm的直径。

内胆层110的厚度可为4mm-15mm，外套层130的厚度可以为8mm-30mm，结合层120的厚度可为1mm-5mm。外套层130的厚度可以根据实际需要来进行设计，以保证其能够最大程度地改善坩埚100的抗热震性。更具体地，外套层130的厚度可为8mm-25mm、8mm-20mm或10mm-18mm。结合层120的厚度可以根据实际需要来进行设计，以保证外套层130与内胆层110之间的粘合性，同时还需考虑对坩埚100的抗热震性的改善。更具体地，结合层120可以为1mm-4mm、1mm-3mm或2mm-5mm。

可以通过下述的方法制造坩埚100。分别准备形状与坩埚100的整体形状相同的内胆层110和外套层130，并将用于形成结合层120的材料灌注(或填充)于内胆层110和外套层130之间，将用于形成结合层120的材料干燥，制得坩埚100。用于形成结合层120的材料可包括氧化铝、氧化硅、氮化铝或氮化硅和粘合剂。粘合剂可以是水、水玻璃、磷酸盐水溶液、黏土水分散液、羧甲基纤维素钠水溶液、聚乙烯醇水溶液、聚丙烯酰胺、淀粉粘合剂、糖蜜、膨润土粘合剂等中的至少一种。也可以准备形状与坩埚100的整体形状相同的内胆层110，在内胆层110的外侧涂覆用于形成结合层120的材料，执行干燥以形成结合层120，然后在结合层120的外侧涂覆用于形成外套层130的材料，执行干燥以形成外套层130。可使用黏土、镁铝砖材料、镁铬砖材料或氧化锆与粘合剂来形成用于形成外套层130的材料。还可以准备形状与坩埚100的整体形状相同的内胆层110，在内胆层110的外侧涂覆用于形成结合层120的材料，然后涂覆黏土、镁铝砖材料、镁铬砖材料或氧化锆，之后执行干燥来形成结合层120和外套层130。

根据本实用新型的用于熔化无机非金属材料的坩埚100可由前述的内胆层110、外套层130和结合层120组成。

根据本实用新型的用于熔化无机非金属材料的坩埚还可包括其他的层。例如，额外的抗侵蚀层可位于内胆层110的内侧。额外的结构增强层可位于内胆层110与外套层130之间。

根据本实用新型的示例性实施例，通过上述多层结构，可以有效地改善坩埚的抗热震性，防止坩埚出现炸裂，进而可以增加坩埚的使用次数、提高坩埚的寿命。

虽然本实用新型是参照其示例性的实施例被具体描述和说明的，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。