坩堝是感應爐的重要組成部分。它除了用于盛裝金屬熔液進行冶煉之外,還起著絕熱、絕緣和傳遞能量的作用。坩堝用耐火材料的材質除滿足冶金要求以外,還必須具有一定的電氣特性。感應冶煉使用的坩堝按其材質和制作方法進行分類。
分類
按制作坩堝的耐火材料化學性質可分為堿性坩堝、酸性坩堝和中性坩堝三種。這三種坩堝分別用于不同的目的。
堿性坩堝
堿性坩堝是用堿性耐火材料氧化物制作的坩堝。用于制作堿性坩堝的氧化物為CaO、MgO、ZrO2和BeO等。其中,除MgO大量使用外,其他氧化物因成本高等原因,只限于制作供試驗用的小坩堝。堿性坩堝可用于冶煉各種金屬熔與合金,是應用最廣泛的坩堝。
中性坩堝
中性坩堝是以中性氧化物或復合化合物如Al2O3、MgO•;Al2O3、ZrO2•;SiO2等制成的坩堝;用石墨制成的坩堝也屬于此類。應用較多的中性坩堝是Al2O3和MgO•;Al2O3等化合物制成的,多用于冶煉高合金金屬熔和合金等。
影響坩堝使用壽命的因素
感應冶煉時,坩堝質量高低和使用壽命的長短,直接和產品質量與冶煉成本有著密切的關系。改善坩堝的質量,提高使用壽命是感應冶煉主要技術問題之一。
影響坩堝使用壽命的因素是很復雜的,主要因素有如下幾方面。
坩堝材質的特性
坩堝材質的化學成分和物理、化學特性對坩堝的使用壽命有很大的影響。
耐火材料中的雜質,在高溫下能形成低熔點的化合物,從而降低了耐火材料的耐火度。隨著耐火材料中雜質含量的增加,耐火度降低,坩堝的使用壽命下降。為了延長坩堝的使用壽命要求耐火材料的純度越高越好。
坩堝容量:
感應爐坩堝的使用壽命隨其容量的增大而下降。
坩堝容量與使用壽命的關系是基于以下原因:隨著坩堝容量的增大,金屬熔液對坩堝壁的靜壓強增加。坩堝容量越大,坩堝壁承受靜壓強也越大。因此,大型感應爐內金屬熔液更容易向坩堝壁滲透,使坩堝很快被破壞。
從提高坩堝的使用壽命來說,應適當增加坩堝壁的厚度。但是,隨著坩堝壁厚度的增加,電阻值增大,無功損失增高,電效率下降。因此,坩堝壁的厚度是限制在一定范圍。因此,必須選定合理的壁厚,即保證了高的電效率又確保了坩堝的使用壽命。
坩堝的工作狀況:
連續冶煉和間歇冶煉對坩堝的使用壽命有很大的影響。在連續冶煉時,坩堝始終是處于熱狀態,受溫度劇變的影響小。間歇作業時,每冶煉一爐坩堝就從低溫-高溫-低溫周期性的急冷急熱地變化一次。這種急冷急熱變化的結果就會產生裂紋,從而使坩堝壽命降低。
坩堝的制作工藝:
制作坩堝的各個環節的操作質量對坩堝的使用壽命有著重要的影響。認真執行操作規程對保證坩堝質量,提高使用壽命起著重要作用。現將影響坩堝使用壽命的制作工藝操作分析如下。
打結方法的影響:
燒結工藝的影響:
冶煉溫度的影響:
熔化期爐料產生“架橋”現象對坩堝的使用壽命的影響最大。出現“架橋”時,爐料與金屬熔液脫離,金屬熔液溫度會過熱到很高的溫度,嚴重影響坩堝的使用壽命,在處理“架橋”現象時,過重的振動錘擊都會使坩堝遭到破壞。
