坩堝是合金熔煉的重要設備之一,它是熔化和精煉金屬液體以及固液加熱、反應的容器,是生產出高品質鑄件的基礎。
坩堝的搬運與儲存
搬運坩堝必須使用專用的搬運工具,不可再地面上直接滾動坩堝。在搬運時應避免碰撞,以免損壞釉層,從而影響坩堝的使用壽命。
坩堝必須保存在干燥、通風的地方,最好放置在木制托架上。避免將坩堝直接放在磚、土或水泥地面上,坩堝受潮會導致釉層損壞從而降低坩堝的熔煉效率和使用壽命,情況嚴重時甚至會出現底部脫落。
碳化硅石墨坩堝的特點
(1)導熱快: 具有高熱傳導性能,能大幅縮短冶煉時間和周期,節省能源;
(2)強度高:等靜壓成型,內部結構無缺陷,物理強度高;
(3)抗氧化: 獨特的抗氧化設計,并使用高純原料,保護石墨,高抗氧化性能;
(4)抗侵蝕: 氣孔率低,特殊添加劑,有效抵抗除渣劑等熔融物的慢性;
(5)壽命長: 與普通石墨粘土坩堝相比,壽命可延長3~5倍。
安裝前的準備工作
(1)檢查坩堝爐內壁和爐底是否完好無損。
(2)檢查爐內是否有殘余爐渣,如果有則要及時清除。
選擇正確的坩堝底座
(1)坩堝底座應與坩堝底部形狀相同且尺寸略大(2CM左右)。
(2)針對不同類型的坩堝爐,應選用合適高度的坩堝底座。
(3)避免使用廢舊坩堝底座,否則將大大縮短坩堝壽命。
坩堝的安裝與固定
(1)安裝燃氣或燃油爐用坩堝先將坩堝放置在底座上,在坩堝與爐壁頂部之間預留一定的坩堝膨脹空間,使用木塊、硬紙 板等材料加以固定。調整燃燒器和噴嘴的位置,使火焰對準燃燒室,不可直接對準坩堝底部;
(2)安裝旋轉爐用坩堝應使用支撐磚在坩堝澆嘴兩側對坩堝進行固定,避免將坩堝楔緊,同時在支撐磚與坩堝之間墊入3~4mm的紙板等材料,作為坩堝的預膨漲空間;
(3)安裝電阻爐用坩堝坩堝放置在電阻爐的中央部位,坩堝底部應高于最下面一排加熱元件,同時在坩堝頂部和之間使用保溫棉進行密封。
(4)安裝感應爐用坩堝確保坩堝被放置在感應線圈的中央部位,以免坩堝出現局部過熱和裂紋。
預熱/第一次使用坩堝
采用正確的方式對坩堝進行預熱可以大大延長坩堝的使用壽命。
(1)根據不同類型的坩堝爐,首次使用坩堝時,在不加料的情況下,用60-120分鐘將坩堝預熱至200℃左右,并干燥60分鐘。目的是使坩堝表面吸入的水分揮發掉。防止使用初期發生爆裂。
(2)經過預熱后,應盡快將坩堝加熱到800℃(2小時左右),并保溫20~30分鐘,然后升到或降至工作溫度。目的是為了快速通過石墨坩堝易氧化溫度區域。
(3)坩堝經過第一次預熱后通常不需要再預熱,除非坩堝再次受潮。
新坩堝和長時間冷卻后的坩堝
注意碳化硅石墨坩堝如果沒有適當預熱很容易受到熱應力沖擊。對大容量爐子和/或帶有高輸出燃燒器的爐子,必需遵守以下坩堝預熱程序以避免由于熱沖擊對坩堝造成提害;
(1)按2小時加熱至200℃的加熱速度慢慢地加熱空坩堝以去除濕氣;
(2)按2小時加熱至600℃的速度來加熱坩堝;
(3)按正常使用加熱速度加熱坩堝至800℃。對應用于鋁保溫的坩堝必須保持800℃約30至40分鐘讓坩堝表面的釉層充分發揮作用。
(4)以上步驟后坩堝可以安全地投入正常使用,使用過程中還需要注意遵守坩堝安全操作規程。
在第一次使用后和正常使用的坩堝
(1)裝爐。
(2)用低功率緩慢加熱至600℃。注意坩堝長期不用時,則應按照2小時至200℃的加熱速度要求預熱并遵守相關操作規則。
(3)用全功率將坩堝加熱到指定溫度,
加熱程序取決于爐子使用的頻率、線圈尺寸和被熔化金屬的電阻率。爐子設計和坩堝材料決定了空坩堝是否可以進行預熱。如果條件許可預先加熱坩堝會更好。碳化硅石墨坩堝更易于受熱沖擊必須緩慢加熱。
注:對于傾倒式爐子,在開始使用坩堝前爐頂蓋必須先用電感應或者火焰加熱器風干。
對頻率在1kHz以上的爐子:
(1)建議對空坩堝進行預熱。按最大功率的20%加熱坩堝直至坩堝呈紅熱狀。
(2)30分鐘后加熱功率可以調整至最大功率的50%。
(3)保持最大功率的50%,加入金屬塊直至金屬液體滿坩堝體積的一半。
(4)加大功率。
注意不要過度加熱坩堝,當金屬熔化充滿坩堝后應減少電功率以避免坩堝腐蝕。
對頻率在1kHz以下的爐子:
(1)空坩堝加熱效率較低,因此有必要在預熱坩堝放入部分金屬塊料以提高預熱的效果。
(2)按最大功率的20%加熱坩堝直至紅熱狀。
(3)如果半小時內坩堝末呈紅熱狀請按最大功率的50%加熱坩堝。
(4)保持最大功率的50%加熱,直至金屬液體充滿堝體積的一半時才可以開始提高加熱功率
加料
(1)金屬料在加入之前必須烘干。
(2)加料時應輕輕放下,不可將金屬錠扔入或倒入坩堝內以免損壞坩堝。
(3)將金屬錠豎向放入坩堝內,金屬錠與坩堝壁之間應保留足夠的膨脹空間。不可將金屬錠橫著放在坩堝內以免加熱后金屬錠膨脹將坩堝脹壞。
(4)可以在坩堝內先加入一些小塊金屬料,作為大塊錠料的鋪墊。
(5)連續熔煉時,可以在坩堝內保留部分金屬液,以加快熔化速度。但要避免將大塊金屬料加入到少量的金屬液中,以免金屬液驟冷或凝固從而損壞坩堝。
(6)在加入液體金屬時要避免過滿,一般不可超過坩堝容量的80%。
添加劑的使用
在使用添加劑時,必須嚴格遭照添加劑的使用說明書進行操作。
(1)添加劑只能在金屬料完全熔化后才能放入。不可在空坩堝內或固體金屬料中放入添加劑,否則將直接損壞坩堝。
(2)在使用添加劑時,必須嚴格按照規定的劑量添加,過量使用添加劑會大大縮短坩堝的壽命。