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新品新工藝高節(jié)能熔鋁坩堝，新品新工藝高節(jié)能熔鋁坩堝報(bào)價(jià)
熔鋁坩堝的選用及處理
前言
鋁和鋁合金熔煉爐按加熱方式分為火焰爐、電阻爐和感應(yīng)爐[1].按使用型式可分為反射爐、豎爐和坩堝爐三種，新品新工藝高節(jié)能熔鋁坩堝，新品新工藝高節(jié)能熔鋁坩堝報(bào)價(jià)，其中坩堝爐應(yīng)用比較廣泛，因?yàn)樗O(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，操作技術(shù)容易掌握，很適合中小型企業(yè)的使用。
坩堝爐分為焦炭坩堝爐，燃油和燃?xì)廑釄鍫t。坩堝爐中坩堝的選用直接影響鋁合金熔體的質(zhì)量及生產(chǎn)率。，因此，本文著重介紹坩堝的選用原則和處理方法。
2 坩堝的分類和要求
2.1坩堝的分類
熔煉鋁合金常用的坩堝有鑄鐵坩堝（常用RTSi -5.5、RQTSi-5.5牌號(hào)的耐熱鑄制造）、鋼制坩堝（鑄鋼坩堝和鋼板焊制的坩堝）、石墨坩堝（２０～６０％石墨和耐火粘土、耐火熟料等材料制成）、耐火粘土坩堝、不銹鋼坩堝（2Cr25Ni20Si12）以及SiC坩堝（由SiC、金屬硅、焦油或?yàn)r清等原料靜壓成形）。
2.2 坩堝材料要求
坩堝材料要求應(yīng)滿足下列要求：
①耐火度高；
②有足夠的強(qiáng)度；
③與所熔金屬不起化學(xué)反應(yīng)；
④有良好的導(dǎo)熱性；
⑤高溫下化學(xué)穩(wěn)定性好； 。
⑥膨脹系數(shù)小；能承受溫度急劇變化而不致至變形和破裂；
⑦致密性好。
３坩堝的選用
熔煉鋁合金常用電阻坩堝爐，所用的坩堝為鑄鐵坩堝，也可用鑄鋼及鋼板焊制的坩堝和石墨坩堝。SiC坩堝雖然價(jià)格較貴，但是使用壽命長(zhǎng)，因此近年來其應(yīng)用也越來越廣泛。
在鋁合金中鐵是有害雜質(zhì)，通常來自爐料、坩堝及熔煉工具，，它熔于鋁熔體中，影響了熔體質(zhì)量。在熔煉過程中，鐵質(zhì)坩堝及工具中的鐵元素會(huì)不斷溶入鋁熔體中、污染鋁熔體。因此，坩堝的選用及處理十分重要。
3.1坩堝的選用原則
①熔煉普通鋁合金，，可選用經(jīng)過處理的鐵質(zhì)坩堝及工具。 ②熔煉高強(qiáng)鋁合金或熔點(diǎn)較高的鋁合金，則選用石墨質(zhì)坩堝和工具。 ③當(dāng)熔煉爐料量不太大，坩堝不需吊起澆注時(shí)，常選用石墨坩堝。
3.2坩堝的選用實(shí)例
3.2.1熔煉鋁一硅類合金
鐵對(duì)A1-Si類合金危害很大。，因鐵在A1-Si系合金中通常形成粗大針狀的硬脆β相化合物（A19Fe2Si2）,它能穿過α（Al）晶粒，*地削弱了基體強(qiáng)度，損害了合金的機(jī)械性能（尤其是塑性）。此外，β相化合物的電極電位高，與α相間的電位差大，易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，因而鐵的溶入也降低了合金的耐蝕性。因此熔煉Ａl-Si類合金時(shí)選用石墨質(zhì)坩堝或SiC坩堝。
3.2.2 熔煉鋁－銅類合金
這類合金對(duì)鐵特別敏感。且合金的熔點(diǎn)較高，，故不用鐵質(zhì)坩堝而用石墨坩堝。
3.2.3 熔煉鋁－鎂類合金
硅、鐵對(duì)這類合金的機(jī)械性能影響較大，如用石墨質(zhì)坩堝或粘土坩堝時(shí)，其中的SiＯ２與合金液將會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：３SiＯ２＋４Ａl３Ｓi+2Al2O3 （1）
SiＯ２+2Mg→Si+2MgO （2） 反應(yīng)中得到硅元素隨后進(jìn)入熔液，大大提高了合金液中的硅含量，而這類合金中的硅含量上限為0.3%，故熔煉Ａl-Mg類合金只能采用鑄鐵或鑄鋼坩堝。但坩堝在使用前必須經(jīng)過必要的處理。
3.2.4 熔煉鋁－鋅類合金
對(duì)這類合金進(jìn)行熔煉，，可用經(jīng)過處理的鐵質(zhì)坩堝，也可用石墨坩堝，視工藝要求而定。
４ 鐵質(zhì)坩堝的處理
處理鐵質(zhì)坩堝的目的有兩個(gè)：其一是防止鐵溶入鋁熔體中，污染鋁熔體；其二是提高鐵質(zhì)坩堝的使用壽命。 在鋁合金熔煉生產(chǎn)中，對(duì)鐵質(zhì)坩堝和工具進(jìn)行處理的主要方法有噴刷涂料法、滲鋁法和襯碳法，其中前兩種方法應(yīng)用zui廣。
4.1 噴刷涂料法
4.1.1 涂料的工作原理
生產(chǎn)中使用的涂料一般由填充劑（白堊粉、*、氧化鋁等）、粘結(jié)劑（水玻璃、硅溶膠等）、調(diào)合劑（水）組成。對(duì)工件進(jìn)行涂覆就是將填充劑和粘結(jié)劑混合后，均勻地涂在工件表面，這種涂層致密，在加熱時(shí)填充劑發(fā)生分解得到的硬殼層都能使涂層起到保護(hù)工件的目的。，例如當(dāng)用白堊粉作填充劑時(shí)，白堊粉在高溫時(shí)發(fā)生分解反應(yīng)： CaCO3 --加熱--------→CaO+CO2 ↑ 〉500℃ MgCO3 --加熱--------→ MgO+CO2 ↑ 〉300℃ 反應(yīng)產(chǎn)物ＣaO和MgO致密地粘在工具表面，起到了良好的保護(hù)作用。
坩堝爐分為焦炭坩堝爐，燃油和燃?xì)廑釄鍫t。坩堝爐中坩堝的選用直接影響鋁合金熔體的質(zhì)量及生產(chǎn)率。，因此，本文著重介紹坩堝的選用原則和處理方法。
2 坩堝的分類和要求
2.1坩堝的分類
熔煉鋁合金常用的坩堝有鑄鐵坩堝（常用RTSi -5.5、RQTSi-5.5牌號(hào)的耐熱鑄制造）、鋼制坩堝（鑄鋼坩堝和鋼板焊制的坩堝）、石墨坩堝（２０～６０％石墨和耐火粘土、耐火熟料等材料制成）、耐火粘土坩堝、不銹鋼坩堝（2Cr25Ni20Si12）以及SiC坩堝（由SiC、金屬硅、焦油或?yàn)r清等原料靜壓成形）。
2.2 坩堝材料要求
坩堝材料要求應(yīng)滿足下列要求：
①耐火度高；
②有足夠的強(qiáng)度；
③與所熔金屬不起化學(xué)反應(yīng)；
④有良好的導(dǎo)熱性；
⑤高溫下化學(xué)穩(wěn)定性好； 。
⑥膨脹系數(shù)小；能承受溫度急劇變化而不致至變形和破裂；
⑦致密性好。
３坩堝的選用
熔煉鋁合金常用電阻坩堝爐，所用的坩堝為鑄鐵坩堝，也可用鑄鋼及鋼板焊制的坩堝和石墨坩堝。SiC坩堝雖然價(jià)格較貴，但是使用壽命長(zhǎng)，因此近年來其應(yīng)用也越來越廣泛。
在鋁合金中鐵是有害雜質(zhì)，通常來自爐料、坩堝及熔煉工具，，它熔于鋁熔體中，影響了熔體質(zhì)量。在熔煉過程中，鐵質(zhì)坩堝及工具中的鐵元素會(huì)不斷溶入鋁熔體中、污染鋁熔體。因此，坩堝的選用及處理十分重要。
3.1坩堝的選用原則
①熔煉普通鋁合金，，可選用經(jīng)過處理的鐵質(zhì)坩堝及工具。 ②熔煉高強(qiáng)鋁合金或熔點(diǎn)較高的鋁合金，則選用石墨質(zhì)坩堝和工具。 ③當(dāng)熔煉爐料量不太大，坩堝不需吊起澆注時(shí)，常選用石墨坩堝。
3.2坩堝的選用實(shí)例
3.2.1熔煉鋁一硅類合金
鐵對(duì)A1-Si類合金危害很大。，因鐵在A1-Si系合金中通常形成粗大針狀的硬脆β相化合物（A19Fe2Si2）,它能穿過α（Al）晶粒，*地削弱了基體強(qiáng)度，損害了合金的機(jī)械性能（尤其是塑性）。此外，β相化合物的電極電位高，與α相間的電位差大，易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，因而鐵的溶入也降低了合金的耐蝕性。因此熔煉Ａl-Si類合金時(shí)選用石墨質(zhì)坩堝或SiC坩堝。
3.2.2 熔煉鋁－銅類合金
這類合金對(duì)鐵特別敏感。且合金的熔點(diǎn)較高，，故不用鐵質(zhì)坩堝而用石墨坩堝。
3.2.3 熔煉鋁－鎂類合金
硅、鐵對(duì)這類合金的機(jī)械性能影響較大，如用石墨質(zhì)坩堝或粘土坩堝時(shí)，其中的SiＯ２與合金液將會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)：３SiＯ２＋４Ａl３Ｓi+2Al2O3 （1）
SiＯ２+2Mg→Si+2MgO （2） 反應(yīng)中得到硅元素隨后進(jìn)入熔液，大大提高了合金液中的硅含量，而這類合金中的硅含量上限為0.3%，故熔煉Ａl-Mg類合金只能采用鑄鐵或鑄鋼坩堝。但坩堝在使用前必須經(jīng)過必要的處理。
3.2.4 熔煉鋁－鋅類合金
對(duì)這類合金進(jìn)行熔煉，，可用經(jīng)過處理的鐵質(zhì)坩堝，也可用石墨坩堝，視工藝要求而定。
４ 鐵質(zhì)坩堝的處理
處理鐵質(zhì)坩堝的目的有兩個(gè)：其一是防止鐵溶入鋁熔體中，污染鋁熔體；其二是提高鐵質(zhì)坩堝的使用壽命。 在鋁合金熔煉生產(chǎn)中，對(duì)鐵質(zhì)坩堝和工具進(jìn)行處理的主要方法有噴刷涂料法、滲鋁法和襯碳法，其中前兩種方法應(yīng)用zui廣。
4.1 噴刷涂料法
4.1.1 涂料的工作原理
生產(chǎn)中使用的涂料一般由填充劑（白堊粉、*、氧化鋁等）、粘結(jié)劑（水玻璃、硅溶膠等）、調(diào)合劑（水）組成。對(duì)工件進(jìn)行涂覆就是將填充劑和粘結(jié)劑混合后，均勻地涂在工件表面，這種涂層致密，在加熱時(shí)填充劑發(fā)生分解得到的硬殼層都能使涂層起到保護(hù)工件的目的。，例如當(dāng)用白堊粉作填充劑時(shí)，白堊粉在高溫時(shí)發(fā)生分解反應(yīng)： CaCO3 --加熱--------→CaO+CO2 ↑ 〉500℃ MgCO3 --加熱--------→ MgO+CO2 ↑ 〉300℃ 反應(yīng)產(chǎn)物ＣaO和MgO致密地粘在工具表面，起到了良好的保護(hù)作用。
4.1.2 常用涂料的組成和配比
４.1.3 噴涂方法
在生產(chǎn)中鑄造漏斗和鐵質(zhì)坩堝常采用簡(jiǎn)易噴槍進(jìn)行噴涂，對(duì)其它工具則進(jìn)行刷涂。 ?、氽釄宓膰娡浚簩?nèi)壁清潔的坩堝預(yù)熱到150-250℃，噴涂1.5-2毫米厚的涂料，，然后加熱至暗紅色，即可使用。 ②工具的刷涂：將表面清潔的工具預(yù)熱到150-250℃，刷覆涂料，厚度0.3-0.5毫米為宜，然后在300-550℃充分干燥，即可使用。
4.1.4 噴涂注意事項(xiàng) 坩堝和工具在噴刷涂料時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：
①涂覆前，先將坩堝及工具上的鐵銹，鋁渣及舊涂料用刮刀、鐵刷或砂紙清除干凈，若工作量較大時(shí)，可用噴砂方法進(jìn)行。 ②將清理過的坩堝和工具預(yù)熱到150-250℃，因溫度過高，涂層不均勻；溫度過低，則涂料不易干，會(huì)產(chǎn)生流痕，涂不均勻。 ③預(yù)熱后，要迅速均勻地涂覆，在噴涂漏斗時(shí)，對(duì)于較大的平面部分，噴射距離可稍遠(yuǎn)些，約半米左右，進(jìn)行垂直噴涂；對(duì)于孔洞或彎曲面，噴射距離可縮短些?！、芡繉颖砻嬉饣?，厚度要均勻，，因涂料太厚，涂層在使用過程中易剝落。 ⑤涂覆完畢后的坩堝和工具要重新預(yù)熱，預(yù)熱溫度根據(jù)涂料成分而定，溫度選定的原則是填充劑反應(yīng)*，形成致密的包覆層，通常在300-550℃之間。預(yù)熱速度不要太快，加熱時(shí)間不要太長(zhǎng)，否則涂料會(huì)剝落。 ?、捱B續(xù)生產(chǎn)時(shí)，若發(fā)現(xiàn)涂料剝落，應(yīng)在熔次或鑄次間的間歇時(shí)間里及時(shí)清理剝落部位，并予以補(bǔ)涂。
４.1.3 噴涂方法
在生產(chǎn)中鑄造漏斗和鐵質(zhì)坩堝常采用簡(jiǎn)易噴槍進(jìn)行噴涂，對(duì)其它工具則進(jìn)行刷涂。 ?、氽釄宓膰娡浚簩?nèi)壁清潔的坩堝預(yù)熱到150-250℃，噴涂1.5-2毫米厚的涂料，，然后加熱至暗紅色，即可使用。 ②工具的刷涂：將表面清潔的工具預(yù)熱到150-250℃，刷覆涂料，厚度0.3-0.5毫米為宜，然后在300-550℃充分干燥，即可使用。
4.1.4 噴涂注意事項(xiàng) 坩堝和工具在噴刷涂料時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：
①涂覆前，先將坩堝及工具上的鐵銹，鋁渣及舊涂料用刮刀、鐵刷或砂紙清除干凈，若工作量較大時(shí)，可用噴砂方法進(jìn)行。 ②將清理過的坩堝和工具預(yù)熱到150-250℃，因溫度過高，涂層不均勻；溫度過低，則涂料不易干，會(huì)產(chǎn)生流痕，涂不均勻。 ③預(yù)熱后，要迅速均勻地涂覆，在噴涂漏斗時(shí)，對(duì)于較大的平面部分，噴射距離可稍遠(yuǎn)些，約半米左右，進(jìn)行垂直噴涂；對(duì)于孔洞或彎曲面，噴射距離可縮短些?！、芡繉颖砻嬉饣?，厚度要均勻，，因涂料太厚，涂層在使用過程中易剝落。 ⑤涂覆完畢后的坩堝和工具要重新預(yù)熱，預(yù)熱溫度根據(jù)涂料成分而定，溫度選定的原則是填充劑反應(yīng)*，形成致密的包覆層，通常在300-550℃之間。預(yù)熱速度不要太快，加熱時(shí)間不要太長(zhǎng)，否則涂料會(huì)剝落。 ?、捱B續(xù)生產(chǎn)時(shí)，若發(fā)現(xiàn)涂料剝落，應(yīng)在熔次或鑄次間的間歇時(shí)間里及時(shí)清理剝落部位，并予以補(bǔ)涂。
表１ 常用涂料的組成和配比
編號(hào) 成分和配比，% 用途
* 白堊粉 氧化鋅 * 水玻璃 石墨粉 耐火粘土石英砂（200目）氧化鎂氯化鋅硼酸硼砂蘇打水 1234567891011121314151617 2220~301539 232524．522．825 3225~3024．5 25-35 33333-555550523．22．552．5 25-3025 3027．8 6516．8 50570/140 2510 35 35 27．8 757465余量余量70余量適量適量余量適量27．84974余量余量余量 工具坩堝工具漏斗坩堝和工具坩堝和工具坩堝和工具坩堝坩堝坩堝和工具工具和澆包坩堝坩堝工具坩堝坩堝坩堝
注：配制方法：１粉料顆料均勻；２首先往60-80℃水中緩慢加入水玻璃并攪拌均勻，然后加入混合好的粉料充分?jǐn)嚢?；３ 使用前，?yīng)再次仔細(xì)攪拌，用噴槍噴涂時(shí)將涂料過濾；４、 現(xiàn)用現(xiàn)配。
４.2 滲鋁法
鋁可溶于鋼中，與鐵形成固溶體，增加制品的高溫抗氧化性，使其能在工作溫度800-900℃下正常工作而不致氧化。所以滲鋁法主要用于提高碳鋼的高溫耐氧化性?！¤F質(zhì)坩堝的滲鋁處理，主要是為了提高其使用壽命。其方法如下： 先對(duì)坩堝表面進(jìn)行噴砂處理，除去銹蝕、油污等，，預(yù)熱坩堝至150-200℃，然后將其平穩(wěn)地壓入溫度為840-860℃的鋁熔體重（Ｆe含量6-8%）中，保溫45-65分鐘，隨后空冷，再往滲鋁層表面涂上一層厚度為0.5-1.0毫米的涂料（涂料成為成：石墨粉50%，石英粉30%，耐火粘土20%，用水玻璃調(diào)成糊狀），涂刷后自然干燥24小時(shí)，而后放在爐內(nèi)加熱至1000℃，保溫５小時(shí)，隨爐冷卻至600℃以下，即可使用。
4.3 襯碳法
近幾年國(guó)內(nèi)一些單位對(duì)延長(zhǎng)熔鋁坩堝的使用壽命進(jìn)行了大量的研究工作。其中比較成功的一種方法是對(duì)鐵質(zhì)坩堝內(nèi)表面進(jìn)行襯碳處理。 此方法要點(diǎn)是在鐵質(zhì)坩堝內(nèi)表面噴涂以石墨為主的粘性涂料，烘干后，再噴涂一層，隨后烘干或自然干燥，，如此反復(fù)噴涂幾次，使坩堝內(nèi)表面形成一層較厚的襯碳層。用該法處理后的坩堝熔煉普通鋁合金，使用壽命可提高2-3倍。
編號(hào) 成分和配比，% 用途
* 白堊粉 氧化鋅 * 水玻璃 石墨粉 耐火粘土石英砂（200目）氧化鎂氯化鋅硼酸硼砂蘇打水 1234567891011121314151617 2220~301539 232524．522．825 3225~3024．5 25-35 33333-555550523．22．552．5 25-3025 3027．8 6516．8 50570/140 2510 35 35 27．8 757465余量余量70余量適量適量余量適量27．84974余量余量余量 工具坩堝工具漏斗坩堝和工具坩堝和工具坩堝和工具坩堝坩堝坩堝和工具工具和澆包坩堝坩堝工具坩堝坩堝坩堝
注：配制方法：１粉料顆料均勻；２首先往60-80℃水中緩慢加入水玻璃并攪拌均勻，然后加入混合好的粉料充分?jǐn)嚢?；３ 使用前，?yīng)再次仔細(xì)攪拌，用噴槍噴涂時(shí)將涂料過濾；４、 現(xiàn)用現(xiàn)配。
４.2 滲鋁法
鋁可溶于鋼中，與鐵形成固溶體，增加制品的高溫抗氧化性，使其能在工作溫度800-900℃下正常工作而不致氧化。所以滲鋁法主要用于提高碳鋼的高溫耐氧化性?！¤F質(zhì)坩堝的滲鋁處理，主要是為了提高其使用壽命。其方法如下： 先對(duì)坩堝表面進(jìn)行噴砂處理，除去銹蝕、油污等，，預(yù)熱坩堝至150-200℃，然后將其平穩(wěn)地壓入溫度為840-860℃的鋁熔體重（Ｆe含量6-8%）中，保溫45-65分鐘，隨后空冷，再往滲鋁層表面涂上一層厚度為0.5-1.0毫米的涂料（涂料成為成：石墨粉50%，石英粉30%，耐火粘土20%，用水玻璃調(diào)成糊狀），涂刷后自然干燥24小時(shí)，而后放在爐內(nèi)加熱至1000℃，保溫５小時(shí)，隨爐冷卻至600℃以下，即可使用。
4.3 襯碳法
近幾年國(guó)內(nèi)一些單位對(duì)延長(zhǎng)熔鋁坩堝的使用壽命進(jìn)行了大量的研究工作。其中比較成功的一種方法是對(duì)鐵質(zhì)坩堝內(nèi)表面進(jìn)行襯碳處理。 此方法要點(diǎn)是在鐵質(zhì)坩堝內(nèi)表面噴涂以石墨為主的粘性涂料，烘干后，再噴涂一層，隨后烘干或自然干燥，，如此反復(fù)噴涂幾次，使坩堝內(nèi)表面形成一層較厚的襯碳層。用該法處理后的坩堝熔煉普通鋁合金，使用壽命可提高2-3倍。
