中频炉坩埚的使用寿命及其影响因素.doc

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1、中频炉坩埚的使用寿命及其影响因素 吴斌摘坩埚是感应炉的重要组成部分。它除了用于盛装金属熔液进行冶炼之外，还起着绝热、绝缘和传递能量的作用。坩埚用耐火材料的材质除满足冶金要求以外，还必须具有一定的电气特性。感应冶炼使用的坩埚按其材质和制作方法进行分类。一、分类按制作坩埚的耐火材料化学性质可分为碱性坩埚、酸性坩埚和中性坩埚三种。这三种坩埚分别用于不同的目的。1、碱性坩埚碱性坩埚是用碱性耐火材料氧化物制作的坩埚。用于制作碱性坩埚的氧化物为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，只限于制作供试验用的小坩埚。碱性坩埚可用

2、于冶炼各种金属熔与合金，是应用最广泛的坩埚。2、酸性坩埚酸性坩埚是用酸性氧化物制作的坩埚。用于制作酸性坩埚的氧化物主要为SiO2。几乎所有的酸性坩埚都是以SiO2为主的耐火材料制作的，特别适用于5—30吨容量的大型感应炉。3中性坩埚中性坩埚是以中性氧化物或复合化合物如Al2O3、MgO•;Al2O3、ZrO2•;SiO2等制成的坩埚；用石墨制成的坩埚也属于此类。应用较多的中性坩埚是Al2O3和MgO•;Al2O3等化合物制成的，多用于冶炼高合金金属熔和合金等。二、影响坩埚使用寿命的因素感应冶炼时，坩埚质量高低和使用寿命的长短，直接和产品质量与冶炼成本有着密切

3、的关系。改善坩埚的质量，提高使用寿命是感应冶炼主要技术问题之一。影响坩埚使用寿命的因素是很复杂的，主要因素有如下几方面。1、坩埚材质的特性坩埚材质的化学成分和物理、化学特性对坩埚的使用寿命有很大的影响。耐火材料中的杂质，在高温下能形成低熔点的化合物，从而降低了耐火材料的耐火度。随着耐火材料中杂质含量的增加，耐火度降低，坩埚的使用寿命下降。为了延长坩埚的使用寿命要求耐火材料的纯度越高越好。2、坩埚容量:感应炉坩埚的使用寿命随其容量的增大而下降。坩埚容量与使用寿命的关系是基于以下原因：随着坩埚容量的增大，金属熔液对坩埚壁的静压强增加。坩埚容量越大，坩埚壁承受静压

4、强也越大。因此，大型感应炉内金属熔液更容易向坩埚壁渗透，使坩埚很快被破坏。从提高坩埚的使用寿命来说，应适当增加坩埚壁的厚度。但是，随着坩埚壁厚度的增加，电阻值增大，无功损失增高，电效率下降。因此，坩埚壁的厚度是限制在一定范围。因此，必须选定合理的壁厚，即保证了高的电效率又确保了坩埚的使用寿命。3、坩埚的工作状况:连续冶炼和间歇冶炼对坩埚的使用寿命有很大的影响。在连续冶炼时，坩埚始终是处于热状态，受温度剧变的影响小。间歇作业时，每冶炼一炉坩埚就从低温-高温-低温周期性的急冷急热地变化一次。这种急冷急热变化的结果就会产生裂纹，从而使坩埚寿命降低。4、坩埚的制作工

5、艺:制作坩埚的各个环节的操作质量对坩埚的使用寿命有着重要的影响。认真执行操作规程对保证坩埚质量，提高使用寿命起着重要作用。现将影响坩埚使用寿命的制作工艺操作分析如下。打结方法的影响:烧结工艺的影响:冶炼温度的影响:熔化期炉料产生“架桥”现象对坩埚的使用寿命的影响最大。出现“架桥”时，炉料与金属熔液脱离，金属熔液温度会过热到很高的温度，严重影响坩埚的使用寿命，在处理“架桥”现象时，过重的振动锤击都会使坩埚遭到破坏。三、坩埚的使用和维护正确使用和维护坩埚是提高其使用寿命的重要途径，也是减少生产成本的有效途径。1新坩埚的使用和维护新坩埚使用初期应当加强维护，对于低

6、温烧结的坩埚尤其重要。新坩埚的潜在缺陷会在最初冶炼的炉次中暴露出来，漏金属熔的事故往往在前几炉发生。因此，从装料、熔化直到冶炼温度等操作的控制必须特别仔细，保证冶炼过程顺利进行。初期要尽量避免冶炼流动性好的高碳、高锰金属熔种，而应安排低碳、低合金金属熔种；炉渣的黏度要大些，出金属熔后要仔细检查坩埚内壁是否有明显的裂纹。使用新坩埚冶炼的过程中，要注意观察电参数的变化情况，坩埚正常时电压、电流是稳定的;如果坩埚不正常，电压和电流将发生变化，电压下降，电流上升。出现电参数异常时应立即停电进行检查和处理，以免产生穿漏事故。2合理安排冶炼炉次:在间歇作业的情况下，应当

7、尽量集中生产，减少停炉次数，以利于提高坩埚的使用寿命。坩埚在整个炉役期内，应全面安排冶炼的金属熔种。前期以冶炼低碳、低合金金属熔为主，中期以高合金金属熔为主，后期则以高碳金属熔种为主。3及时的修补和清理坩埚内壁:坩埚渗漏金属，大多因有裂纹和局部侵蚀。出金属后应立即用除渣工具，铲除粘附于坩埚内壁上的残渣，并检查有无裂纹和局部侵蚀。发现裂纹和局部侵蚀后，要及时进行修补。等坩埚冷却下来，清除熔渣层露出烧结层，用含细粉较多的砂料与卤水（镁砂）、水玻璃（石英砂）混合均匀后进行修补并进行烘干，必要时还要进行烧结。侵蚀深度大于壁厚的1/3，裂纹深入半烧结层时，则应当拆除坩

8、埚。