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石墨坩埚碳化硅坩埚的材质种类以及特性

作者:dgjasen 发布时间:2019-06-09 13:35:00

(一)石墨坩埚的材质大体可分为人造石墨、石墨粘土材质人造石墨坩埚是以石墨电极素材加工而成。石墨粘土材质坩埚,是以天然鳞片石墨和粘土为主要成分。现在仅在铸铁、铸钢高温熔解和贵金属等少量熔解时使用。石墨炭化硅材质坩埚,是以天然鳞片石墨和炭化硅(为主要成分在铜合金和铝合金等有色金属熔解的大部分都使用该材质的坩埚。在1955年,日本坩埚株式会社首次在日本开发、生产了石墨炭化硅材质坩埚。该材质坩埚与石墨粘土材质比较,因具有优良的耐久性,逐渐被其代替。现在石墨-炭化硅材质坩埚的需求量已占整体的97%左右。
(二)石墨坩埚的特性
石墨坩埚在原材料、制造等方面都采取了尽可能的手段,来满足在残酷条件下的使用。
主要特性列举如下:
(1)
耐热冲击性:耐热冲击性能强,对于急冷急热,不易破裂;
(2)高热传导性:因使用了热传导性较高的石墨等原材料,缩短了熔解时间(3)高耐热性:耐火度高,可耐1200~1600℃高温(4)抗浸蚀性:对抗熔汤的侵蚀性强;
(5)抗机械性冲击:具有一定的抗机械性冲击的强度(熔材的投入时等)
(6)抗粘连性:因为石墨有不易与熔汤粘连的特性,熔汤的浸透和附粘少;
(7)金属污染非常少:因为没有混入污染熔汤的不纯物,金属污染极少(8)抗氧化性:石墨在氧化气雾中的高温时容易氧化,因进行了防止氧化处理,氧化消耗较少
(9)耐集渣剂(除渣剂影响:有良好的耐集渣剂(除渣剂)影响性能。
(三)石墨坩埚形状及容量
在日本,1950年公布的日本工业规格(JIS)中定义了有关坩埚的形状、容量。这是对粘土石墨坩埚的JIS规定,对于石墨炭化硅材质的坩埚,也是参照该规定进行制造生产的。有关容量,用JIS中所规定的番」(#)来表示,定义1番(1#)相当于熔解1KG黄铜的容量。由此可推算#300的石墨坩埚熔铜约为30KG。按铝合金的比重差换算,同等石墨坩埚熔铝约为100kg形状根据用途,大致可分为:
1、标准型:外口径与高度之比约为0.7~0.比1。容量有#8#4500
2、长型:比标准型更为细长型,外口径与高度的比例约为0.6~0.7比1。容量上有#15~#620
3、碗型:外口径比较大,口径与高度的比例约为1:1。容量有#250~#5200。最大的可一次熔解铝合金约1.5吨。
4、带嘴型:与长型坩埚接上出汤槽的形状接近。容量有#50~#1800。
5、电炉型:圆筒形而且比较细长,外口径与高度的比例约为0.6:1。容量有#60~5000。
(四)石墨坩埚的用途
使用坩埚,最适合多种类少数量的合金熔解。也就是说要想改变合金的种类时,只需要交换石墨坩埚即可。其他的熔解方法像反射炉和非坩埚式感应炉进行熔解时,适合于单一合金的大量熔解,如果变换熔解合金种类时,如果不更换内衬的耐火材料,会发生金属污染

以下讲述占大多数使用石墨坩埚的铜合金和铝合金熔解用坩埚。
1)铜合金熔解用坩埚
对于铜和铜合金来说,重要的是迅速(快速)熔解。因铜在高温中容易氧化,时间拖长,熔汤被氧化,会造成铸件品质不良原因的发生当然坩埚炉的燃烧气雾的调整也是重要的,从石墨坩埚的形状来看,长型的吸热性好,可以缩短熔解时间。但考虑到在从定置陆中用汤匙舀出熔汤作业时,口部较小,有一定深度的长形也不能说有利。于是,能满足熔解时间、作业性这两方面的标准型坩被广泛的采用。近年来,随着铸造工厂的环境设备不断完善机械化程度的不断提高,油压可倾式坩埚炉也渐渐地被采用。特别是在高温熔解和比重较大的铜合金铸造工厂内,可倾式坩埚炉的普及率较高。

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