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石墨坩堝相關知識
(一)石墨坩堝的材質(zhì)種類
石墨坩堝的材質(zhì)大體可分為人造石墨、石墨-粘土材質(zhì)(clay bonded)和石墨-炭化硅材質(zhì)(carbon bonede)。人造石墨坩堝是以石墨電極素材加工而成。
石墨-粘土材質(zhì)坩堝，是以天然鱗片石墨(crystal graphite)和粘土(clay)為主要成分。現(xiàn)在僅在鑄鐵、鑄鋼高溫熔解和貴金屬等少量熔解時使用。
石墨-炭化硅材質(zhì)坩堝，是以天然鱗片石墨和炭化硅(silicon-carbide)為主要成分。在銅合金和鋁 合金等有色金屬熔解的大部分都使用該材質(zhì)的坩堝。在1955年，日本坩堝株式會社首次在日本開發(fā)、生產(chǎn)了石墨-炭化硅材質(zhì)坩堝。該材質(zhì)坩堝、與石墨-粘土材質(zhì)比較，因具有優(yōu)良的耐久性，逐漸被其代替?，F(xiàn)在石墨-炭化硅材質(zhì)坩堝的需求量已占整體的97%左右。
(二)石墨坩堝的特性
石墨坩堝在原材料、制造等方面都采取了盡可能的手段，來滿足在殘酷條件下的使用。
主要特性列舉如下：
（1）高熱傳導性：因使用了熱傳導性較高的石墨等原材料，縮短了熔解時間；
（2）耐熱沖擊性：耐熱沖擊性能強，對于急冷急熱，不易破裂；
（3）高耐熱性：耐火度高，可耐1200～1600℃高溫；
（4）抗浸蝕性：對抗熔湯的侵蝕性強；
（5）抗機械性沖擊：具有一定的抗機械性沖擊的強度（熔材的投入時等）；
（6）抗氧化性：石墨在氧化氣霧中的高溫時容易氧化，因進行了防止氧化處理，氧化消耗較少；
（7）抗粘連性：因為石墨有不易與熔湯粘連的特性，熔湯的浸透和附粘少；
（8）金屬污染非常少：因為沒有混入污染熔湯的不純物，金屬污染極少；
（9）耐集渣劑(除渣劑)影響：有良好的耐集渣劑(除渣劑)影響性能。
(三)石墨坩堝形狀及容量
在日本，1950年公布的日本工業(yè)規(guī)格（JIS）中定義了有關坩堝的形狀、容量。這是對粘土-石墨坩堝的JIS規(guī)定，對于石墨-炭化硅材質(zhì)的坩堝，也是參照該規(guī)定進行制造生產(chǎn)的。
有關容量，用JIS中所規(guī)定的『番』（#）來表示，定義1番（1#）相當于熔解1KG黃銅的容量。由此可推算#300的石墨坩堝熔銅約為300KG。按鋁合金的比重差換算，同等石墨坩堝熔鋁約為100KG。
形狀根據(jù)用途，大致可分為：
1、標準型：外口徑與高度之比約為0.7～0.8比1。容量有#8～#4500。
2、長型：比標準型更為細長型，外口徑與高度的比例約為0.6～0.7比1。容量上有#15～#620。
3、碗型：外口徑比較大，口徑與高度的比例約為1：1。容量有#250～#5200。最大的可一次熔解鋁合金約1.5噸。
4、帶嘴型：與長型坩堝接上出湯槽的形狀接近。容量有#50～#1800。
5、電爐型：圓筒形而且比較細長，外口徑與高度的比例約為0.6：1。容量有#60～#5000。
(四)石墨坩堝的用途
使用坩堝，最適合多種類少數(shù)量的合金熔解。也就是說要想改變合金的種類時，只需要交換石 墨坩堝即可。其他的熔解方法像反射爐和非坩堝式感應爐進行熔解時，適合于單一合金的大量熔解，如果變換熔解合金種類時，如果不更換內(nèi)襯的耐火材料，會發(fā)生金屬污染。
以下講述占大多數(shù)使用石墨坩堝的銅合金和鋁合金熔解用坩堝：
1）銅合金熔解用坩堝
對于銅和銅合金來說，重要的是迅速（快速）熔解。因銅在高溫中容易氧化，時間拖長，熔湯被氧化，會造成鑄件品質(zhì)不良原因的發(fā)生。當然坩堝爐的燃燒氣霧的調(diào)整也是重要的，從石墨坩堝 的形狀來看，長型的吸熱性好，可以縮短熔解時間。但考慮到在從定置陸中用湯匙舀出熔湯作業(yè)時，口部較小，有一定深度的長形也不能說有利。于是，能滿足熔解時間、作業(yè)性這兩方面的標準型坩堝被廣泛的采用。 近年來，隨著鑄造工廠的環(huán)境設備不斷完善，機械化程度的不斷提高，油壓可傾式坩堝爐也漸漸地被采用。特別是在高溫熔解和比重較大的銅合金鑄造工廠內(nèi)，可傾式坩堝爐的普及率較高。 電爐型坩堝，在高（中）頻感應爐、低頻感應爐中被使用，在爐內(nèi)壁與坩堝之間充填干式耐火材料。對于高頻感應爐，一般使用#100～#1500左右的石墨坩堝較多，對于低頻感應爐，使用#1000以上的大型坩堝。
