[发明专利]一种真空感应熔炼用坩埚及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空感应熔炼用坩埚的制造方法。 

背景技术

由于很多特殊应用领域对所应用材料提出了纯净度及使用性能方面的特殊要求，包括不锈钢及有色合金在内的很多材料品种需要进行高纯冶炼，以达到极低的硫、磷等杂质元素及氧含量规定要求。现在真空感应熔炼炉上普遍应用的镁砂坩埚由于在真空高温冶炼环境下的分解压较高，且不具有脱硫、磷等杂质的作用，因此不适于冶炼上述特殊品种。而CaO基或其组合物、ZrO基或其组合物及ZrB基或其组合物等坩埚，由于具有高化学稳定性，因此适于冶炼要求较高的品种。其中CaO在脱硫、磷等杂质及降低坩埚分解氧方面具有显著优势，现以其为例进行分析，其它坩埚料的化学稳定性可进行同理分析。 

脱磷： 

MgO脱磷反应： 

3MgO(s)+2[P]+5[O]＝Mg₃P₂O₈(s)...................................(1) 

ΔG_Mg＝-284600+142.45T...............................................(2) 

lgK_Mg＝62210/T-31.14.........................................................(3) 

CaO脱磷反应： 

4CaO(s)+2[P]+5[O]＝Ca₄P₂O₉(s)...........................................(4) 

ΔG_Ca＝-343000+143.35T.............................................(5) 

lgK_Mg＝74970/T-31.33............................................................(6) 

在相同的氧势下，联立(3)和(6)得 

lgK_Mg-lgK_Ca＝2lg[P]_Ca/lg[P]_Mg＝-12760/T+0.19 

在炼钢温度(1873K)下，得 

lg[P]_Ca/lg[P]_Mg＝-3.3113lg[P]_Ca/lg[P]_Mg＝5×10^-4

可见，在炼钢温度下，熔铁与Ca₄P₂O₉-CaO系平衡的磷含量比Mg₃P₂O₈-MgO系低4个数量级，CaO的脱磷能力远高于MgO。 

脱硫： 

在CaO坩埚内加Al而脱硫的反应为： 

3CaO+2[Al]_Ni+3[S]_Ni＝3CaS+Al₂O₃

加入Al可明显促进脱硫。 

化学稳定性： 

MgO在高温下将发生如下分解反应 

MgO＝Mg(g)+[O] 

ΔG⁰＝621 984-208.12T