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    中频感应炉坩埚按制作方法

    阅读(3930) 次   2010-12-15 14:00:32

     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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