石墨坩埚

为您的操作选择一个坩埚，您需要从广泛的坩埚类型和材料可供您选择的合适的坩埚。在选择感应加热石墨坩埚时应考虑以下几点:

2.1、熔炼炉类型

您使用的熔炉容量、尺寸和类型将决定您选择的熔炉坩埚。如果你知道你的熔炉的设计容量，你就会知道你的坩埚应该提供什么容量。同样，炉内石墨坩埚的空间尺寸将决定石墨坩埚的尺寸和形状。这也将决定您的熔炉坩埚是否必须包括浇注口。然而，选择一个坩埚来匹配你的熔炉类型会给你许多其他不太明显的因素来考虑。每种炉子都有不同的炉型和不同的坩埚。

燃料燃烧炉：

燃料炉包括以焦炭、丙烷、石油或天然气为动力的炉。这些燃料中的每一种都将熔炉坩埚直接暴露在热源下，并提供不同的热量，通常以BTU（英国热量单位）测量。选择的任何熔炉坩埚必须能够承受熔炉燃料能够施加到石墨坩埚上的最大BTU。在燃气、石油和丙烷炉中，石墨坩埚必须能够承受炉底燃烧器火焰的影响，坩埚必须呈锥形，以允许火焰从下到上在石墨坩埚周围循环。这允许石墨坩埚均匀加热。坩埚材料必须能够抵抗火焰的氧化损伤，并适应坩埚将经历的热变化速率。

良好的导热性和均匀的加热是将热量从炉内通过坩埚传递给金属炉料的重要因素。碳粘结剂中石墨含量高的坩埚导热系数高，便于在燃气炉中快速熔化。

电阻炉：

电阻炉为石墨坩埚提供均匀、全方位的加热，非常适合金属保温应用中均匀、精确的温度控制。通常选择碳结合剂中石墨含量高的节能坩埚，以提供高导热性，从而在这种类型的熔炉中更快熔化。

为电阻炉设计的坩埚通常为盆形，坩埚和加热元件之间的距离均匀。

感应炉：

为感应炉选择坩埚是一项更复杂的任务。在某些应用中，如精炼贵金属，设计用于在熔炉感应场中加热的坩埚用于熔化炉料。在其他应用中，使用的坩埚允许感应场通过坩埚并直接加热金属电荷。因此，将石墨坩埚的电气特性与熔炉的工作频率和熔炼应用相匹配非常重要。例如，在一些设计中，低频感应炉需要高碳化硅含量的坩埚，而在其他应用中，高频感应炉需要高粘土含量的坩埚。将坩埚的电阻率与感应炉匹配是防止坩埚过热的关键。

设计用于感应炉的大多数石墨坩埚是圆柱形，以在坩埚和炉线之间提供均匀的距离。然而，设计用于可移除坩埚的一些小型炉子具有锥形线圈，以匹配舱底形坩埚的轮廓。

真空感应熔炼炉:

与其他熔炼技术相比，真空感应熔炼具有很大的应用潜力。真空感应熔炼(VIM)是一种常用的熔炼和铸造技术，是利用线圈在真空或惰性气氛下用电磁感应熔炼合金。缺乏适当的坩埚会妨碍真空感应熔炼。一个合适的坩埚必须与1600摄氏度下熔化的金属相结合，具有热力学稳定性和抗热震性。钛及钛合金被广泛应用于各个领域，包括;航空航天和汽车工业，生物医学部件和外科器械的制造，化工和石化工程，海洋应用等。这些行业采用真空感应熔炼炉来熔化钛。

真空电弧重熔炉：

真空电弧重熔是一种二次熔炼工艺，用于生产高化学和机械均匀性的金属锭，适用于高要求的应用。真空电弧重熔炉中常用的熔炉坩埚由铜制成，通常在铜坩埚周围有一个水套，用于冷却熔体和控制凝固速度。

电子束熔炉：电子束坩埚旨在为电子束用户提供改进的蒸发性能，即裸炉模式。电子束炉中使用的石墨坩埚在熔融蒸发器和水冷铜炉缸之间起到了节能隔热的作用。

等离子弧熔炼炉：

等离子电弧炉是一种利用低温等离子流熔化物质的装置，通常由电弧加热器(等离子体)产生。等离子炉的主要应用领域是电冶金。等离子炉有三种类型:用于在陶瓷坩埚中熔化的等离子炉;用于在结晶器中熔化的等离子炉和用于在橹中熔化的等离子炉。陶瓷坩埚等离子炉主要用于熔化钢、镍基合金和添加合金的废金属。带结晶器的等离子炉主要用于金属精炼过程。与电渣、真空电弧和电子束精炼工艺相比，对液态金属作用的主要技术手段是气相。等离子炉用于在划桨中熔化，用于制造铸钢件、高温合金和难熔金属。

2.2、炉膛功率限制

感应炉功率可分为三种:低工频(小于400Hz)、中工频(400-1000Hz)和高工频(大于1000Hz)。操作频率越高，可以应用到给定容量的炉的最大功率就越大，而引起的湍流量就越低。该电源系统有两个功能，为初级线圈提供电源，另一个功能是控制金属的熔化。

感应加热的原理是，高压电源从一个初级线圈感应到一个低电压，高电流的金属，或二次线圈。感应加热是一种简单的热能传递方法。一个好的熔炉坩埚必须能够适应感应炉的加热原理。因此，这将影响您对坩埚的选择。

贵金属的种类决定了坩埚的选择

了解金属类型或合金将使您了解您在熔炉坩埚中寻找的特性。您打算熔化的金属的详细目录将有助于确定坩埚熔化或保持所需的最高温度，将定义金属将如何与熔炉坩埚材料进行化学和物理交互，这将是决定最佳坩埚应提供哪些特性的关键因素。例如，在燃油炉中熔炼铜基合金时，辊形碳化硅坩埚由于具有更高的抗热震性而表现更好。在其他类型的熔炉中，由于坩埚的密度高，通常会选择坩埚。密度较低且多孔的坩埚可能会导致侵蚀。

碳粘结和陶瓷粘结粘土石墨和碳化硅坩埚广泛用于熔炼铝和铝合金、铝青铜、铜、铜基合金、铜镍和镍青铜合金、贵金属、锌和氧化锌。坩埚也用于熔炼铸铁。这些金属作为一个整体，其温度范围为400摄氏度至1600摄氏度。

虽然一些坩埚类型支持涵盖广泛金属的金属温度，但有必要选择针对熔化特定金属或合金的熔炉坩埚。选择这样的坩埚通常更有利，因为它们提供了对您的操作非常重要的持久性特征。例如，使用能够将金属从铁熔化为锌的坩埚对于铝合金熔炼操作可能并不重要，因为坩埚的温度范围仅限于所需的温度范围，但能够抵抗金属处理剂的腐蚀损伤。

最适用于贵金属熔化的坩埚是石墨坩埚和碳化硅坩埚。碳化硅坩埚的熔化温度可达1600摄氏度。另一方面，粘土石墨的熔化温度从850摄氏度到1600摄氏度不等。石墨坩埚用于熔化贵金属，如金、银、铂、钯。石墨坩埚具有极好的抗热震性，允许从冷快速熔化。

然而，熔点达到或超过1600的金属使用石英坩埚熔化。铂和钯属于这一类。

铂的熔点为1768摄氏度，钯的熔点为1555摄氏度。

石英坩埚已熔融二氧化硅为主要原料，它的许多期望的性质包括高的化学纯度，高耐腐蚀性，高的熔点，硬度极度，热膨胀，高耐火度系数低，热稳定性好，抗热冲击性高。

2.4、熔化和保温温度

熔化或保持的金属和合金的熔化温度将决定熔炉坩埚必须能够运行的温度范围。坩埚的加热温度不得超过其最高温度，这可能导致坩埚失效。在低于坩埚温度极限的情况下操作也会导致问题。例如，设计用于铜基合金高温熔炼的坩埚如果在低温下用于锌熔炼，将会氧化。

在选择坩埚时，熔炼和保温实践是需要考虑的重要因素。如果操作涉及过热，则需要考虑较高的金属温度。

2.5，温度变化率

如果温度变化，熔炉坩埚处理速率的能力与它的最低和最高温度限制一样重要。如果您的操作通常涉及频繁的加热和冷却周期，这意味着它是受快速温度变化的影响，您将需要选择一个坩埚耐热冲击。例如，坩埚中石墨的高碳含量赋予其高导热性和非润湿性，并提供高抗热震性。这对于可以在几秒钟内改变几百度的铸造应用来说是至关重要的。

2.6、坩埚的装料方式

如果您的坩埚仅装有熔融金属，则不要求坩埚设计为高度抗物理损伤。在重金属构成大部分电荷的情况下，您需要选择一个机械强度高且能够经受物理冲击的坩埚。坩埚具有高碳含量和定向石墨结构，具有优异的抗冲击性。

2.7，熔剂和添加剂

所有的熔炉坩埚都具有一定程度的抗腐蚀和化学腐蚀能力。用于熔化铝和其他有色金属的熔剂和其他金属处理具有很强的腐蚀性，需要具有高耐化学腐蚀能力的坩埚。这种电阻最好是由一贯致密的坩埚材料结构和持久的保护釉提供。如果您的金属应用涉及使用腐蚀性金属处理，您需要一个熔炉坩埚提供适当级别的保护，以防止这些药剂。

2.8、脱气精炼

脱气铝和铝合金通常涉及鼓泡惰性气体，通常是氮气，通过熔融浴，具有设计成分裂和分散气泡的转子。然后将这些小气泡拉出浴中的不希望的氢和氧化物，并将其携带与渣滓和夹杂物一起携带到气体逸出到空气中并且可以去除固体材料。该过程通常与助熔剂一起使用，物理侵蚀坩埚并在化学上攻击它。因此，需要一种致密且强炉坩埚，其对化学攻击具有高抗性。石墨坩埚提供出色的耐高温性和化学腐蚀性。

在精炼和熔化贵金属时，您使用的坩埚必须结合非湿润特性，以提供清洁的金属。

2.9、除渣除渣

致密且不湿润的坩埚有助于减少熔渣和浮渣的积聚，并使坩埚空时易于清洁。

2.10，清空炉子

用于熔化的坩埚需要设计便于进入金属。这允许炉子在适当的温度下将金属保持在防止动力或燃料的浪费。

倾斜浇注的熔炉坩埚通常需要整体浇注口，以提供浇注所需的范围和精度。

2.11、大气类型

• 空气/氧化-采用空气或氧化气氛的熔炉或热处理系统。应选择在最终使用温度下耐氧化或燃烧的熔炉坩埚。石墨或难熔金属坩埚如果在高温氧化气氛中使用，可能会烧坏。
• 惰性-使用惰性气体（如氩气）作为气氛或保护层的熔炉或热处理系统。
• 还原-使用还原气体（如氢气氛）的熔炉或热处理系统。选择的熔炉坩埚应不含可在最终使用温度下还原的成分。在高温和还原条件下，氧化铁或二氧化硅可还原为铁或硅。
• 真空炉-采用真空作为气氛的熔炉或热处理系统。应选择在最终使用温度下不含挥发性或高蒸气压成分的熔炉坩埚。

2.12，熔化能力

熔化能力可以是小型、中型或大型。根据您的生产规模，您可以选择只需要的熔炉坩埚尺寸。小型熔炼有250g、500g、1kg和2kg坩埚，中型熔炼有4kg至6kg坩埚，大型熔炼有8kg至10kg坩埚。

2.13、坩埚价格

熔炉坩埚的成本是非常重要的。正如前面提到的，金属如钨和铂被用作熔炉坩埚，这些坩埚可以是非常昂贵的购买。石墨坩埚是一种较便宜的坩埚，其熔化性能优良。

了解熔炼炉的各个方面、熔炼炉的熔炼温度以及熔炼的大小或容量，将有助于您为熔炼活动选择最佳的石墨坩埚。