了解坩堝

點擊次數(shù)：2158 發(fā)布時間：2009-12-1

（一）石墨坩堝的材質(zhì)種類

　　石墨坩堝的材質(zhì)大體可分為人造石墨、石墨-粘土材質(zhì)（clay bonded）和石墨-炭化硅材質(zhì)（carbon bonede）。人造石墨坩堝是以石墨電極素材加工而成。

　　石墨-粘土材質(zhì)坩堝，是以天然鱗片石墨（crystal graphite）和粘土（clay）為主要成分?，F(xiàn)在僅在鑄鐵、鑄鋼高溫熔解和貴金屬等少量熔解時使用。

　　石墨-炭化硅材質(zhì)坩堝，是以天然鱗片石墨和炭化硅（silicon-carbide）為主要成分。在銅合金和鋁合金等有色金屬熔解的大部分都使用該材質(zhì)的坩堝。該材質(zhì)坩堝、與石墨-粘土材質(zhì)比較，因具有優(yōu)良的耐久性，逐漸被其代替?，F(xiàn)在石墨-炭化硅材質(zhì)坩堝的需求量已占整體的97%左右。

（二）石墨坩堝的特性

　　石墨坩堝在原材料、制造等方面都采取了盡可能的手段，來滿足在殘酷條件下的使用。

　　主要特性列舉如下：

　　（1）高熱傳導性：因使用了熱傳導性較高的石墨等原材料，縮短了熔解時間；

　?。?）耐熱沖擊性：耐熱沖擊性能強，對于急冷急熱，不易破裂；

　?。?）高耐熱性：耐火度高，可耐1200～1600℃高溫；溫度根據(jù)使用不同而不同.

　?。?）抗浸蝕性：對抗熔湯的侵蝕性強；

　?。?）抗機械性沖擊：具有一定的抗機械性沖擊的強度（熔材的投入時等）；

　　（6）抗氧化性：石墨在氧化氣霧中的高溫時容易氧化，因進行了防止氧化處理，氧化消耗較少；

　　（7）抗粘連性：因為石墨有不易與熔湯粘連的特性，熔湯的浸透和附粘少；

　?。?）金屬污染非常少：因為沒有混入污染熔湯的不純物，金屬污染極少；

　?。?）耐集渣劑（除渣劑）影響：有良好的耐集渣劑（除渣劑）影響性能。

（三）石墨坩堝形狀及容量

　　，1986年公布的工業(yè)規(guī)格（JIS）中定義了有關坩堝的形狀、容量。這是對粘土-石墨坩堝的JIS規(guī)定，對于石墨-炭化硅材質(zhì)的坩堝，也是參照該規(guī)定進行制造生產(chǎn)的。

　　有關容量，用JIS中所規(guī)定的『番』（#）來表示，定義1番（1#）相當于熔解1KG黃銅的容量。由此可推算300#的石墨坩堝熔銅約為300KG。按鋁合金的比重差換算，同等石墨坩堝熔鋁約為100KG。

　　形狀根據(jù)用途，大致可分為：

　　1、標準型：外口徑與高度之比約為0.7～0.8比1。容量有8#～4500#。

　　2、長型：比標準型更為細長型，外口徑與高度的比例約為0.6～0.7比1。容量上有15#～620#。

　　3、碗型：外口徑比較大，口徑與高度的比例約為1：1。容量有250#～5200#。zui大的可一次熔解鋁合金約1.5噸。

　　4、帶嘴型：與長型坩堝接上出湯槽的形狀接近。容量有50#～#1800#。

　　5、電爐型：圓筒形而且比較細長，外口徑與高度的比例約為0.6：1。容量有60#～5000#。

（四）石墨坩堝的用途

　　使用坩堝，多種類少數(shù)量的合金熔解。也就是說要想改變合金的種類時，只需要交換石墨坩堝即可。其他的熔解方法像反射爐和非坩堝式感應爐進行熔解時，適合于單一合金的大量熔解，如果變換熔解合金種類時，如果不更換內(nèi)襯的耐火材料，會發(fā)生金屬污染。

　　以下講述占大多數(shù)使用石墨坩堝的銅合金和鋁合金熔解用坩堝。

　　1）銅合金熔解用坩堝

　　對于銅和銅合金來說，重要的是迅速（快速）熔解。因銅在高溫中容易氧化，時間拖長，熔湯被氧化，會造成鑄件品質(zhì)不良原因的發(fā)生。當然坩堝爐的燃燒氣霧的調(diào)整也是重要的，從石墨坩堝的形狀來看，長型的吸熱性好，可以縮短熔解時間。但考慮到在從定置陸中用湯匙舀出熔湯作業(yè)時，口部較小，有一定深度的長形也不能說有利。于是，能滿足熔解時間、作業(yè)性這兩方面的標準型坩堝被廣泛的采用。

　　近年來，隨著鑄造工廠的環(huán)境設備不斷*，機械化程度的不斷提高，油壓可傾式坩堝爐也漸漸地被采用。特別是在高溫熔解和比重較大的銅合金鑄造工廠內(nèi)，可傾式坩堝爐的普及率較高。

　　電爐型坩堝，在高（中）頻感應爐、低頻感應爐中被使用，在爐內(nèi)壁與坩堝之間充填干式耐火材料。對于高頻感應爐，一般使用100#～1500#左右的石墨坩堝較多，對于低頻感應爐，使用1000#以上的大型坩堝。

　　對于銅合金用坩堝，在生產(chǎn)過程中也特別留意在1100℃～1250℃的高溫時熔湯的耐蝕性和在爐內(nèi)高溫霧團中的耐熱沖擊性。

　　2）輕金屬合金熔解用坩堝

　　在輕金屬的熔解中，占有相同高的比例是鋁合金壓鑄及鋁合金鑄件的熔解，一部分是鋅合金的熔解。

　　對于鋁合金的使用坩堝進行熔解時，有投入冷材，一次全部將熔湯使用完的單爐熔解方式，也有一邊舀出熔湯，在適當?shù)臅r候補填冷材的熔解兼保溫方式、還有接受在集中熔解爐熔解后的熔湯，只進行保溫等各種方式。單爐熔解和熔解兼保溫方式，適用于鋁合金鑄件。鋁合金鑄件因討嫌H2的吸收和氧化物的混入，需要使用比較大的湯勺靜靜地舀出熔湯，因此使用口部較大的標準型坩堝或碗型坩堝。對于接受熔湯進行保溫方式，一般在壓鑄中比較多見，因使用比較大的給湯勺，所以使用大型碗狀坩堝多。

　　可傾式坩堝爐，一般在集中熔解中使用。此外對于切屑廢料的回收熔解，也比較多地使用3300#石墨坩堝。

　　以前，壓鑄用鋁合金熔解大部分都使用鑄鐵鍋，因壓鑄的鑄件的80%以上都是有高度品質(zhì)要求的汽車零配件，所以漸漸地被石墨坩堝所代替。鐵成分在鋁合金中容易熔解，回爐料經(jīng)反復熔解使用，鐵成分被積累，會給鑄件的品質(zhì)帶來影響。因此對金屬沒有污染的石墨坩堝被廣泛的采用。同時，石墨坩堝的耐久性也有顯著提高，適應滿足用戶的要求，對大型坩堝的開發(fā)也得到了進展，從而促進了石墨坩堝市場需要的增大。

　　鋁合金因在700℃～750℃比較低的溫度進行熔解，也是石墨容易氧化的溫度領域，所以特別將重點防在抗氧化性方面進行配料、生產(chǎn)的。同時，也注意到使用含有氟化物等的除渣劑帶來的影響。

（五）石墨坩堝的使用方法

　　每一只石墨坩堝都是貫穿著人魂之精神生產(chǎn)制造出來的，應該持有愛心得到正確使用。由于使用方法的不同，有壽命長的，也有短的，也可以說石墨坩堝是具有生命的。

　　1）坩堝的正確定位方法

　　2）熔解材料的投入方法

　　材料應像圖所示的一樣，在坩堝內(nèi)縱向排列裝入。鋁錠歪斜與坩堝側(cè)壁接觸，因熱膨脹，坩堝有發(fā)生被擠破裂的可能性。

　　熔湯在舀出后，請注意不應留殘湯。被凝固的殘湯在下次的熔解時由于急速熱膨脹是造成坩堝破裂的原因。

　　對于坩堝內(nèi)的燃燒，一定要注意爐內(nèi)設計及調(diào)整燃燒器使其在坩臺和坩堝下方進行*燃燒。如圖所示，按①～④的順序材質(zhì)變紅是理想的。加熱時，應注意不要在過氧化狀態(tài)中進行，盡可能在短時間內(nèi)進行急速升溫。

　　還有，除渣劑給石墨坩堝帶來不良影響，也有必要應注意使用量不易過多。

（六）坩堝爐的種類及特征

　　坩堝爐的種類及特性詳見下表：

◎：好　　　　○：良　　　　 △：稍微不良 　　　　×：不良

（七）后言

　　石墨坩堝與坩堝爐是不能分離的一體。提高坩堝爐的工作效率，對石墨坩堝來說也就是使使用環(huán)境變得越來越殘酷。相反，由于石墨坩堝的品質(zhì)改良及大型化坩堝的開始，坩堝爐的性能、形態(tài)也隨之而變化。今后，吸收千變?nèi)f化的用戶需求，創(chuàng)造出石墨坩堝的新天地，還請廣大客戶和用戶多多支持和助言。