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關(guān)于中頻感應(yīng)爐坩堝的制作方法

1爐外成型預(yù)制坩堝

這種坩堝的成型和烘干均在爐外進(jìn)行。將砂料裝入模具內(nèi)部加壓制成。這種方法只能生產(chǎn)小容量坩堝，目前爐外成型法可以生產(chǎn)容量在200公斤以下的坩堝。這種坩堝省料、更換方便，適用于實(shí)驗(yàn)室使用。

2 爐內(nèi)成型坩堝

爐內(nèi)成型坩堝是利用手工或機(jī)械的方法在爐內(nèi)打結(jié)制作的。目前，100公斤至幾十噸容量的坩堝多屬此類。

3 砌筑式坩堝

利用特制的耐火磚和填料，在爐內(nèi)砌筑成具有一定容量的坩堝即為砌筑式坩堝。這種砌筑式坩堝制作方便、省料，適合于大型坩堝。目前，用于煉鋼的最大感應(yīng)爐（60T）采用的是砌筑式酸性坩堝。

坩堝的質(zhì)量要求

1 耐火度

坩堝制品應(yīng)具有高的耐火度，避免在坩堝材質(zhì)內(nèi)部過早出現(xiàn)液相，使坩堝熔損，降低了坩堝的最高允許工作溫度。一般而言，煉鋼用坩堝的耐火度為1700℃，冶煉鎳基合金時(shí)為1600℃，熔煉鑄鐵是為1500℃。常用坩堝材料的允許最高工作溫度如表1-1。

常用坩堝材料的允許最高工作溫度℃

坩堝材料產(chǎn)品牌號(hào) 最高工作溫度℃ 酸堿性

電熔鎂砂 EMAR-88 1750 堿性

普通鎂砂 MR-88 1700 堿性

合成鋁鎂尖晶石 AMR-65 1750 弱堿性

鉻鋼玉尖晶石 ACR-90 1750 弱堿性

鋯英石 ZR-60 1650 中性

石英砂 SR-95 1550 酸性

2 物化穩(wěn)定性

要求用于制作坩堝的耐火材料，必須具備優(yōu)良的耐物化反應(yīng)性。

3 抗?fàn)t渣的化學(xué)侵蝕

坩堝材料的堿度水平和爐渣組成的堿度差越大，坩堝就越容易被侵蝕。大多數(shù)坩堝的損壞都與化學(xué)侵蝕有關(guān)。目前，只能通過調(diào)整爐渣的流動(dòng)性來加以控制。

4 抗鋼液的化學(xué)侵蝕

鋼液中的元素如C、Al、Ti、B、Re等在高溫和真空的作用下均會(huì)與坩堝材料發(fā)生相互反應(yīng)，使坩堝遭到侵蝕。耐火材料在真空下的穩(wěn)定性與其材質(zhì)純度有很大關(guān)系，純度越高，重量損失越小。

5 熱震穩(wěn)定性

坩堝在使用過程中，周期地經(jīng)受加熱和冷卻的作用，隨之而產(chǎn)生體積膨脹和收縮。這時(shí)坩堝內(nèi)部相應(yīng)地發(fā)生抗壓應(yīng)力，在應(yīng)力的反復(fù)作用下會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。裂紋發(fā)展下去將使坩堝破壞。

影響坩堝制品耐急冷急熱的因素有坩堝砂料的配比、打結(jié)的致密程度。耐火材料的膨脹系數(shù)等。為了延長(zhǎng)坩堝的壽命，要求坩堝制品具有良好的熱震穩(wěn)定性。

6 高溫強(qiáng)度

冶煉過程中坩堝本身承受著各種力的作用，其中包括：爐料對(duì)坩堝的沖擊力，鋼液的靜壓力，電磁攪拌運(yùn)動(dòng)時(shí)的作用力以及坩堝內(nèi)外溫差應(yīng)力，急冷急熱變化產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力等。由于這些力的作用就要求坩堝在高溫和室溫時(shí)必須具有一定的強(qiáng)度，以防止開裂。坩堝的高溫強(qiáng)度和耐火材料的種類，成型壓力，燒結(jié)工藝，砂料粒度配比等因素有關(guān)。因此，必須從各方面采取措施來增加坩堝的高溫強(qiáng)度，以保證坩堝的正常使用。

7 絕緣性能

由于鋼液與感應(yīng)圈之間保持一定的電壓差（通常為幾十伏到數(shù)百伏），為此，坩堝材料須有一定的絕緣性能，以免被擊穿。但是，坩堝材料的絕緣電阻又不能太大，否則會(huì)影響爐子的電效率。因?yàn)榇帕€通過坩堝壁時(shí)將有一部分磁能損失，坩堝壁的電阻越小，磁力線通過時(shí)損失越小。因此，在保證絕緣的前提下坩堝材料的比電阻率應(yīng)盡量小一些，使它既保證絕緣性又滿足提高電效率的要求。

常用坩堝材料的比電阻率隨溫度升高而下降。在煉鋼溫度范圍比電阻率值為102~104歐姆.厘米。坩堝材料的純度對(duì)絕緣性和比電阻率的影響最明顯。其中鐵磁性物質(zhì)如Fe3O4,Fe2O3等能明顯的降低絕緣性和比電阻率。其他能形成低熔點(diǎn)化合物的成分也起著相同的作用。為了確保坩堝在高溫下安全工作，對(duì)絕緣性能的要求應(yīng)放在首位，電效率可以通過調(diào)整坩堝壁的厚度來達(dá)到預(yù)期的效果。因此，在實(shí)際選擇坩堝材料時(shí)，要求其純度盡可能高一些，以保證高溫下坩堝具有良好的絕緣性能。

8 導(dǎo)熱性

冶煉過程坩堝內(nèi)外之間的溫差很大，最大是可達(dá)1400~1600℃。通過熱平衡計(jì)算大約有10~15%的熱量是由坩堝壁向外散失的，減少這部分熱損失可以提高電阻率。因此，要求坩堝材料的絕緣性能高，即坩堝材料的導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)當(dāng)?shù)汀３Ｓ玫嫩釄宀牧希谝睙挏囟认缕鋵?dǎo)熱系數(shù)約為1~2千卡/米.小時(shí). ℃。導(dǎo)熱系數(shù)太大的耐火材料由于導(dǎo)熱損失大，不宜作為坩堝材料。

9無污染、無公害和低成本

坩堝材料在高溫和高真空的作用下，會(huì)產(chǎn)生揮發(fā)，揮發(fā)物應(yīng)不污染環(huán)境，對(duì)人體健康無害。有些坩堝材料，如氧化鈹在使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生有礙健康的含鈹粉塵或鈹蒸氣。有時(shí)有的耐火材料會(huì)含有放射性元素，污染環(huán)境和影響健康。

坩堝是消耗品，在生產(chǎn)成本中有一定的比例。在選擇供生產(chǎn)用的坩堝材料時(shí)，必須選擇既符合質(zhì)量要求又便宜的耐火材料。