形成石墨坩堝的四個階段

形成石墨坩堝的四個階段

石墨坩堝，又稱熔銅包、熔銅等，是指以石墨、粘土、硅石和臘石為原料燒制而成的一類坩堝。石墨坩堝主要用來熔煉紫銅、黃銅、金、銀、鋅和鉛等有色金屬及其合金。

石墨坩堝燒成的基本過程，可分以下四個階段來說明：

1、預(yù)熱烘烤階段

窯爐溫度在100~300℃，是石墨坩堝|石墨匣缽坯體排除殘余水分的過程。窯項天窗應(yīng)開啟，升溫時速度應(yīng)緩慢，特別是當(dāng)石墨坩堝|石墨匣缽中殘余水分超過3%時，應(yīng)嚴(yán)格控制溫度，沓則易發(fā)生坩堝裂紋和炸罐事故。

2、低溫?zé)呻A段，400-600℃

系坩堝燒結(jié)的低溫階段。隨著窯溫的升高，坩堝中的結(jié)合水開始分解和排除。粘土中的主體成份A1203和Si02，一度形成游離狀態(tài)：坩堝外表釉層尚未熔化，升溫速度仍應(yīng)緩慢進行，如若升溫速度過快和不均勻，同樣也易發(fā)生炸罐和塌垛事故。

3、中溫?zé)呻A段：700-900℃

這時，粘土中非晶形A1203，可能部分轉(zhuǎn)化成y型結(jié)晶Al203在窯溫逐步升高的情況下，以游離狀態(tài)而存在的Al203和Si0'，便結(jié)合成堅硬的硅酸鹽的固化物（又稱百化過程），把坩堝中的石墨，熟料連接固化為整體。在石墨加工中溫?zé)Y(jié)過程中，石墨坩堝|石墨匣缽的外表釉層隨著溫度的升高逐漸溶化，形成一層玻璃狀的釉膜，封閉或覆蓋于坩堝表層，保護著坩堝不受氧化。這期間升溫速度應(yīng)快’窯中火焰以還原焰為佳。

4、高溫?zé)呻A段：

此階段溫度為iooo-1200cc。此時坩堝中的粘土經(jīng)中溫?zé)Y(jié)形成固化后，逐步向莫來石轉(zhuǎn)化，如3A1203+2Si07：3Al203'2Si0,（莫來石）。這期間升溫速度應(yīng)比中溫時加快（俗稱放大火過程），窯中火焰應(yīng)控制為中性焰或還原焰。坩堝在高溫?zé)Y(jié)過程中，釉層巳完全熔化，形成玻璃狀釉膜，封閉于坩堝外表。若燒結(jié)溫度超出釉料最高溫度限度，易流脫造成坩堝的氧化。因此，在高溫?zé)Y(jié)過程中’應(yīng)注意觀察石墨坩堝|石墨匣缽釉層熔化狀況，避免由于過燒而達不到燒結(jié)的目的。莫來石(3A1203'2Si02)，系一種理化性能穩(wěn)定的高級耐火礦物。密度、硬度、耐火度以及荷重軟化點都很高，熱膨脹系數(shù)小。在坩堝的組織結(jié)構(gòu)中，起著重要的固結(jié)硬化及承荷作用。由此可知，在坩堝燒結(jié)過程中，由于可塑性耐火粘土的熱效應(yīng)作用把石墨、熟料固結(jié)為具有一定的機械強度的整體。因此，燒結(jié)溫度的高低，操作過程中的溫度控制，對石墨坩堝|石墨匣缽產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命，有著重要的影響。

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