退火爐與工業(yè)電爐

1爐外成型預制坩堝

真空爐這種坩堝的成型和烘干均在爐外進行。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，適用于實驗室使用。

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 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)良的耐物化反應性。

3 抗爐渣的化學侵蝕

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侵蝕有關。目前，只能通過調(diào)整爐渣的流動性來加以控制。

4 抗鋼液的化學侵蝕

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與坩堝材料發(fā)生相互反應，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。這時坩堝內(nèi)部相應地發(fā)生抗壓應力，在應力的反復作用下會導致產(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：爐料對坩堝的沖擊力，鋼液的靜壓力，電磁攪拌運動時的作用力以及坩堝內(nèi)外溫差應力，急冷急熱變化產(chǎn)生的內(nèi)部應力等。由于這些力的作用就要求坩堝在高溫和室溫時必須具有一定的強度，以防止開裂。坩堝的高溫強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。因此，必須從各方面采取措施來增加坩堝的高溫強度，以保證坩堝的正常使用。

7 絕緣性能

由于鋼液與感應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，否則會影響爐子的電效率。因為磁力線通過坩堝壁時將有一部分磁能損失，坩堝壁的電阻越小，磁力線通過時損失越小。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，對絕緣性能的要求應放在首位，電效率可以通過調(diào)整坩堝壁的厚度來達到預期的效果。因此，在實際選擇坩堝材料時，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 導熱性

冶煉過程坩堝內(nèi)外之間的溫差很大，最大是可達1400~1600℃。通過熱平衡計算大約有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，即坩堝材料的導熱系數(shù)應當?shù)汀３Ｓ玫嫩釄宀牧希谝睙挏囟认缕鋵嵯禂?shù)約為1~2千卡/米.小時. ℃。導熱系數(shù)太大的耐火材料由于導熱損失大，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，會產(chǎn)生揮發(fā)，揮發(fā)物應不污染環(huán)境，對人體健康無害。有些坩堝材料，如氧化鈹在使用時會產(chǎn)生有礙健康的含鈹粉塵或鈹蒸氣。有時有的耐火材料會含有放射性元素，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，必須選擇既符合質(zhì)量要求又便宜的耐火材料。

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