坩埚结构及安全措施

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：如图2-12所示为坩埚的结构示意图。坩埚壁上沉积过量的氧化物也会导致坩埚局部过热。因此，记录每个坩埚熔化炉料的次数应当作为一项日常安全措施。图2-11 带挡板和不带挡板的焊接钢坩埚坩埚盖具有非常重要的功能。坩埚内层为耐热低合金钢板，外层为高镍铬不锈钢板。双层坩埚的另一突出优点是保证了安全性。

1.敞开式坩埚

镁熔体不会像铝熔体一样与铁发生反应，因此可以用铁坩埚熔化镁合金并盛装熔体。通常采用低碳钢坩埚来熔炼镁合金和浇注铸件，特别是在制备大型镁合金铸件时，大多采用低碳钢坩埚。

熔炼镁合金的坩埚容量一般在50～350kg范围内。小型坩埚常常采用w_C<0.12%的低碳钢焊接件制作。镍和铜严重影响镁合金的耐蚀性，因此钢坩埚中这两种元素的（质量分数）应分别控制在0.10%以下。熔炼镁合金之前，按表2-9中要求准备坩埚，旧坩埚可继续使用的最小壁厚要求见表2-10，采用熔剂的敞开式熔炼镁合金用带挡板和不带挡板的焊接钢坩埚（见图2-11），其主要尺寸见表2-11。

表2-9 坩埚的准备

表2-10 旧坩埚可继续使用的最小壁厚要求（单位：mm）

表2-11 钢坩埚的主要尺寸（单位：mm）

在镁合金的熔炼过程中，特别是采用熔剂熔炼工艺时，通常会在坩埚底部形成热导率较低的残渣。如果不定期清除这些残渣，则会导致坩埚局部过热，并且坩埚表面会生成过量的氧化皮。坩埚壁上沉积过量的氧化物也会导致坩埚局部过热。因此，记录每个坩埚熔化炉料的次数应当作为一项日常安全措施。坩埚必须定期用水浸泡，去除所有的结垢。通常无熔剂熔炼方法的结垢比较少。

2.封闭式坩埚

目前通常采用的封闭式镁合金熔炼坩埚的结构与普通的敞开式坩埚有较大的区别。为了通入保护气体，坩埚必须具有封闭的结构（非密闭会有保护气体泄漏）。如图2-12所示为坩埚的结构示意图。

图2-11 带挡板和不带挡板的焊接钢坩埚

坩埚盖具有非常重要的功能。一方面，在它上面有加料口、清理口和熔池热电偶的入口，另一方面，它阻隔了金属镁液与周围的空气。坩埚盖的密封作用可防止空气进入熔化状态的镁液中，加上在坩埚内部通入保护性气体，从而避免了镁的氧化和燃烧，减少了金属镁的损失。目前镁合金的熔炉大多采用双层坩埚结构。坩埚内层为耐热低合金钢板，外层为高镍铬不锈钢板。两层钢板最好是紧密结合的复合材料结构。这样，与镁液接触的内层坩埚不含Ni等降低耐腐蚀性的元素，避免了对镁液的污染；另一方面，外层坩埚具有高温抗氧化性，虽然与空气接触，但不会产生氧化皮的脱落，没有剧烈的氧化，从而具有较长的寿命。

双层坩埚的另一突出优点是保证了安全性。即使内层坩埚产生裂纹等破坏现象而发生镁液泄漏时，由于有外层坩埚的阻挡作用，也不会发生镁液的燃烧。但是不足之处是传热效率会降低。

图2-12 封闭式坩埚结构示意图

坩埚结构及安全措施

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