如果您熔化金属或保持熔池，那么您的操作很可能是独一无二的。您的熔炉、合金、工作实践、冶金处理、浇注安排和最终产品的特定组合不可能在任何其他设施中复制。因此，选择能够为您的操作提供最佳性能的坩埚是一项个性化且复杂的任务。
本文旨在作为为您的操作选择最佳坩埚的指南。它解释了金属熔化/保温操作与特定坩埚特性之间的关系。它为金属熔炉和坩埚供应商在坩埚选择过程中密切合作提供了支持，但不能取代这种需要。
现代坩埚是一种高度异质的石墨基复合材料，它依靠其材料成分和对石墨结构排列的控制来达到所需的性能。坩埚可能像茶杯一样小，也可能容纳数吨金属。它们可以固定在熔炉结构内的适当位置，也可以设计为从熔炉中取出，以便在每次熔体结束时浇注。坩埚用于燃料炉、电阻炉、感应炉或仅用于转移熔融金属。它们带有或不带有倾倒口，有各种传统和特殊形状。
它们还提供了许多不同的性能特征，因为每个应用程序都提供一组复杂的温度、化学和物理参数，这些参数定义了坩埚必须设计运行的技术界限。
那么，您如何从众多可用的坩埚类型和材料中为您的操作选择合适的坩埚呢？
最好的方法是从您自己对运营的详细评估开始。您需要完整记录并在可能的情况下量化熔化、保温和金属处理过程的所有方面。这些包括：
•您的炉子的容量、尺寸和类型
•您熔化的特定合金或合金范围
•您维持的熔化和/或保温温度
•坩埚将经历的温度变化率
•坩埚如何充电
•使用的助焊剂或添加剂
•脱气或精炼工艺
•如何去除炉渣或浮渣
•坩埚是如何倒空的
这九个类别反映了您在选择符合您的特定要求的坩埚时必须考虑的更常见的因素。您还应该考虑可能特定于您的操作的任何其他流程或要求。一个例子可能是您的耐受能力或您需要避免合金交叉污染。
当您将有关您自己操作的详细信息带入坩埚选择过程时，您的坩埚供应商必须在坩埚材料、特性和性能方面提供高水平的专业知识。要获得最佳选择，请寻找能够提供适用于每种特定金属但提供不同操作特性的重叠坩埚产品线的坩埚供应商。然后，通过合作，您将能够将特定坩埚与您的特定要求紧密匹配。实现这种匹配是坩埚安全、性能和最长使用寿命的关键。
但是请注意，在实际层面上，可能没有一种坩埚类型可以为您的应用提供最高水平的每个所需特性。坩埚性能特征通常涉及权衡取舍。例如，具有最佳导热性的坩埚可能也无法提供最佳的热冲击保护。因此，您应该优先考虑对您的应用最重要的坩埚属性列表，并与坩埚供应商一起审查这些优先级。
炉容量、尺寸和类型
您使用的炉子的容量、尺寸和类型将确定您的坩埚的大部分可观察到的细节。例如，当您知道您的熔炉设计的金属容量时，您就会知道您的坩埚应该提供什么容量。同样，熔炉中坩埚的空间尺寸将决定坩埚的尺寸和形状。这也将确定您的坩埚是否必须包括倾倒口。但是选择与您的熔炉类型相匹配的坩埚会给您带来许多其他不太明显的因素需要考虑。
燃料炉
以燃料为燃料的熔炉包括以天然气、石油、丙烷或焦炭为动力的熔炉。这些燃料中的每一种都将坩埚直接暴露于热源，并且每种燃料都提供不同水平的热量，通常以 BTU 为单位测量。任何选定的坩埚都必须能够承受熔炉燃料能够应用于坩埚的最大 BTU。在燃气、石油和丙烷炉中，坩埚必须能够承受坩埚底部燃烧器火焰的影响，并且坩埚必须呈锥形，以使火焰从底部到顶部围绕坩埚循环。这允许对坩埚进行均匀加热。坩埚材料还必须能够抵抗来自火焰的氧化损伤并适应坩埚将经历的热变化率。
良好的导热性和均匀的加热是坩埚将热量从熔炉内部通过坩埚传递到金属装料的重要特性。碳粘合剂中石墨含量高的坩埚具有高导热性，可在燃气炉中快速熔化。
电阻炉
电阻炉为坩埚提供均匀、全方位的加热，非常适合金属保温应用中的精确温度控制。但它们在熔化应用中比燃料炉慢。因此，通常选择在碳粘合剂中具有高石墨含量的节能坩埚以提供高导热性，从而在这些熔炉中更快地熔化。
为电阻炉设计的坩埚通常是盆形的，并在坩埚和炉子加热元件之间提供均匀的距离。
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，例如精炼贵金属，设计用于在熔炉的感应场中加热的坩埚用于熔化炉料。在其他应用中，使用允许感应场通过并直接加热金属装料的坩埚。因此，将坩埚的电气特性与熔炉的工作频率和熔化应用相匹配是很重要的。例如，在一些设计中，低频感应炉需要具有高碳化硅含量的坩埚，而在其他应用中，高频感应炉需要具有高粘土含量的坩埚。使坩埚的电阻率与感应炉相匹配是防止坩埚过热的关键。
大多数为感应炉设计的坩埚是圆柱形的，以提供坩埚和炉线圈之间的均匀距离。然而，一些专为可拆卸坩埚设计的小型熔炉具有锥形线圈，以匹配舱底形坩埚的轮廓。
可移动坩埚炉
所有上述熔炉类型都可以设计为使用可拆卸坩埚。这些坩埚可以在室外或安装在熔炉中时装料，但要从熔炉中取出以进行浇注。与仅用于金属转移的坩埚一样，它们呈船底形或 A 形，以便使用设计用于适当支撑坩埚的钳子将其吊起。
炉功率限制
根据您的熔炉规格记录坩埚要求时要考虑的最后一个因素是电源可用性。在许多地方，用于熔化或保持的电力可能并非始终可用，或者在某些情况下可能过于昂贵
次或在一定水平。如果您的工厂出现这种情况，那么选择节能坩埚可能尤为重要。
您熔化和/或持有的金属
了解您熔化或持有的金属和合金将告诉您很多关于坩埚中需要哪些特性的信息。您打算熔化的金属的详细目录将有助于确定坩埚必须支持熔化和保持的最高温度，将定义金属如何与坩埚材料发生化学和物理相互作用，这将是确定坩埚的关键因素您的最佳坩埚应具备哪些特性。一个典型的例子是，在燃料炉中熔化铜基合金时，辊压成型的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，通常选择坩埚，因为它们的密度高。密度较小且多孔性较大的坩埚可能会腐蚀。
碳结合和陶瓷结合粘土石墨和碳化硅坩埚广泛用于熔化和保持铝和铝合金、铝青铜、铜和铜基合金、铜镍和镍青铜合金、贵金属、锌和氧化锌。坩埚也用于熔化铸铁。作为一个整体，这些金属代表的温度范围为 400°C/750°F 至 1600°C/2912°F。
虽然某些坩埚类型支持涵盖广泛金属的金属温度，但通常有必要选择针对特定金属或合金并且具有更有限的工作温度范围的坩埚。选择这样的坩埚通常更有利，因为它们提供了对您的操作很重要的性能特征。例如，使用能够将金属从铁熔化成锌的坩埚对于您的铝合金熔炼操作可能不如将坩埚限制在您需要的温度范围内但能够抵抗金属处理助熔剂的腐蚀损坏那么重要。
熔化和保温温度
一般来说，您熔化或保持的金属和合金将决定您的坩埚必须能够运行的温度范围。坩埚绝不能加热到高于其最高温度。这可能导致危险的坩埚故障。但是，在坩埚的温度下限以下操作也会导致问题。例如，为铜基合金的高温熔化而设计的坩埚如果在低温下用于锌熔化，则会氧化。
在选择坩埚时，还需要考虑涉及金属温度的熔化和保温措施。如果您的操作涉及过热，则需要考虑达到的更高金属温度。
温度变化率
坩埚处理温度变化率的能力与其最低和最高温度限制一样重要。如果您的操作实践导致坩埚频繁的加热和冷却循环或以其他方式使其经受快速的温度变化，您将需要选择耐热冲击的坩埚。一些坩埚类型在处理快速温度变化方面比其他类型的坩埚要好得多。例如，坩埚中石墨的高碳含量赋予高导热性和非润湿性。当石墨形成定向基体时，坩埚还具有高抗热震性。这对于温度可以在几秒钟内改变数百度的铸造应用至关重要。您的坩埚供应商可以建议哪种坩埚为您的应用提供最佳的耐热冲击性。
坩埚如何充电
如果您的熔炉总是装满熔融金属，那么它可能不需要设计为高度抗物理损坏的坩埚。但是，如果金属锭或其他重质材料占您装料的大部分，并且没有通过自动装载系统小心地将它们放入熔炉中，您可能需要选择机械强度高且能够承受物理冲击的坩埚。具有高碳含量和定向石墨结构的坩埚具有出色的抗冲击性。
您还需要一个带有耐用保护釉的坩埚。粗暴处理会损坏釉料，从而导致坩埚氧化损坏。挤压铝锭通常具有锋利的边缘，这些边缘深深地切入坩埚的主体，从而导致破坏性裂缝。
助焊剂和添加剂
所有坩埚都具有一定程度的耐腐蚀和耐化学腐蚀能力。但是，用于熔化铝和其他有色金属的大多数助熔剂和其他金属处理剂都具有高度腐蚀性，并且需要具有高度抗化学侵蚀性的坩埚。这种抵抗力最好通过始终致密的坩埚材料结构和耐用的保护釉来赋予。如果您的熔炼应用涉及使用腐蚀性金属处理，那么您肯定会需要一个坩埚，以提供适当水平的防护，以抵御这些试剂。
脱气和精炼
铝和铝合金的脱气通常涉及将惰性气体（通常是氮气）鼓泡通过熔池，同时用设计用于分解和分散气泡的转子搅拌熔池。然后这些小气泡将不需要的氢气和氧化物从熔池中拉出，并将其连同浮渣和夹杂物一起带到表面，在那里气体逸出到空气中，并且可以去除固体材料。该过程通常与助熔剂一起使用，会物理腐蚀坩埚并对其进行化学腐蚀。因此，需要高度抗化学侵蚀的致密且机械强度高的坩埚。碳化硅坩埚对高温侵蚀和化学腐蚀具有出色的抵抗力。此外，当等静压时，坩埚在其结构中形成石墨的随机排列。这有助于创造更密集的产品，可以更有效地承受侵蚀和腐蚀条件。
许多与其他有色金属一起使用的精炼和金属处理工艺也需要机械强度高且耐化学腐蚀的坩埚。
在精炼和熔化贵金属时，您使用的坩埚通过结合非润湿特性来提供清洁金属，这一点尤为重要。这意味着坩埚必须密封良好，防止金属渗透。这种特性是通过具有致密的坩埚材料结构和耐用的保护釉来赋予的。
除渣
一个致密、不润湿的坩埚也有助于减少熔渣和浮渣的积累，并且在坩埚空时更容易清洁坩埚。
清空熔炉
用于熔化和保持从熔炉中浸出的熔融金属的坩埚需要设计成易于接触金属并具有高热效率。 这允许熔炉以最少的燃料或电力将金属保持在适当的温度。
为倾倒而倾斜的熔炉坩埚通常需要一体式倾倒口，以提供倾倒所需的范围和精度。
结论
通过对金属熔化和/或保温操作的各个方面的全面而详细的了解，您和您的坩埚供应商将能够很好地选择满足您特定操作要求并提供持续更长使用寿命的坩埚产品。