关于中频感应炉坩埚的制作方法

1炉外成型预制坩埚

这种坩埚的成型和烘干均在炉外进行。将砂料装入模具内部加压制成。这种方法只能生产小容量坩埚，目前炉外成型法可以生产容量在200公斤以下的坩埚。这种坩埚省料、更换方便，适用于实验室使用。

2 炉内成型坩埚

炉内成型坩埚是利用手工或机械的方法在炉内打结制作的。目前，100公斤至几十吨容量的坩埚多属此类。

3 砌筑式坩埚

利用特制的耐火砖和填料，在炉内砌筑成具有一定容量的坩埚即为砌筑式坩埚。这种砌筑式坩埚制作方便、省料，适合于大型坩埚。目前，用于炼钢的最大感应炉（60T）采用的是砌筑式酸性坩埚。

坩埚的质量要求

1 耐火度

坩埚制品应具有高的耐火度，避免在坩埚材质内部过早出现液相，使坩埚熔损，降低了坩埚的最高允许工作温度。一般而言，炼钢用坩埚的耐火度为1700℃，冶炼镍基合金时为1600℃，熔炼铸铁是为1500℃。常用坩埚材料的允许最高工作温度如表1-1。

常用坩埚材料的允许最高工作温度℃

坩埚材料产品牌号最高工作温度℃ 酸碱性

电熔镁砂 EMAR-88 1750 碱性

普通镁砂 MR-88 1700 碱性

合成铝镁尖晶石 AMR-65 1750 弱碱性

铬钢玉尖晶石 ACR-90 1750 弱碱性

锆英石 ZR-60 1650 中性

石英砂 SR-95 1550 酸性

2 物化稳定性

要求用于制作坩埚的耐火材料，必须具备优良的耐物化反应性。

3 抗炉渣的化学侵蚀

坩埚材料的碱度水平和炉渣组成的碱度差越大，坩埚就越容易被侵蚀。大多数坩埚的损坏都与化学侵蚀有关。目前，只能通过调整炉渣的流动性来加以控制。

4 抗钢液的化学侵蚀

钢液中的元素如C、Al、Ti、B、Re等在高温和真空的作用下均会与坩埚材料发生相互反应，使坩埚遭到侵蚀。耐火材料在真空下的稳定性与其材质纯度有很大关系，纯度越高，重量损失越小。

5 热震稳定性

坩埚在使用过程中，周期地经受加热和冷却的作用，随之而产生体积膨胀和收缩。这时坩埚内部相应地发生抗压应力，在应力的反复作用下会导致产生裂纹。裂纹发展下去将使坩埚破坏。

影响坩埚制品耐急冷急热的因素有坩埚砂料的配比、打结的致密程度。耐火材料的膨胀系数等。为了延长坩埚的寿命，要求坩埚制品具有良好的热震稳定性。

6 高温强度

冶炼过程中坩埚本身承受着各种力的作用，其中包括：炉料对坩埚的冲击力，钢液的静压力，电磁搅拌运动时的作用力以及坩埚内外温差应力，急冷急热变化产生的内部应力等。由于这些力的作用就要求坩埚在高温和室温时必须具有一定的强度，以防止开裂。坩埚的高温强度和耐火材料的种类，成型压力，烧结工艺，砂料粒度配比等因素有关。因此，必须从各方面采取措施来增加坩埚的高温强度，以保证坩埚的正常使用。

7 绝缘性能

由于钢液与感应圈之间保持一定的电压差（通常为几十伏到数百伏），为此，坩埚材料须有一定的绝缘性能，以免被击穿。但是，坩埚材料的绝缘电阻又不能太大，否则会影响炉子的电效率。因为磁力线通过坩埚壁时将有一部分磁能损失，坩埚壁的电阻越小，磁力线通过时损失越小。因此，在保证绝缘的前提下坩埚材料的比电阻率应尽量小一些，使它既保证绝缘性又满足提高电效率的要求。

常用坩埚材料的比电阻率随温度升高而下降。在炼钢温度范围比电阻率值为102~104欧姆.厘米。坩埚材料的纯度对绝缘性和比电阻率的影响最明显。其中铁磁性物质如Fe3O4,Fe2O3等能明显的降低绝缘性和比电阻率。其他能形成低熔点化合物的成分也起着相同的作用。为了确保坩埚在高温下安全工作，对绝缘性能的要求应放在首位，电效率可以通过调整坩埚壁的厚度来达到预期的效果。因此，在实际选择坩埚材料时，要求其纯度尽可能高一些，以保证高温下坩埚具有良好的绝缘性能。

8 导热性

冶炼过程坩埚内外之间的温差很大，最大是可达1400~1600℃。通过热平衡计算大约有10~15%的热量是由坩埚壁向外散失的，减少这部分热损失可以提高电阻率。因此，要求坩埚材料的绝缘性能高，即坩埚材料的导热系数应当低。常用的坩埚材料，在冶炼温度下其导热系数约为1~2千卡/米.小时. ℃。导热系数太大的耐火材料由于导热损失大，不宜作为坩埚材料。

9无污染、无公害和低成本

坩埚材料在高温和高真空的作用下，会产生挥发，挥发物应不污染环境，对人体健康无害。有些坩埚材料，如氧化铍在使用时会产生有碍健康的含铍粉尘或铍蒸气。有时有的耐火材料会含有放射性元素，污染环境和影响健康。

坩埚是消耗品，在生产成本中有一定的比例。在选择供生产用的坩埚材料时，必须选择既符合质量要求又便宜的耐火材料。

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