设坩埚的熔剂为V,取熔液质量上限时体积为V1,取下限时体积为V2,则有:
因此,由(2-3)、(2-4)可知坩埚容积的取值范围为:
2586 cm3<V<3447 cm3 (2-5)
据此,设定规格为φ140×200mm的圆直筒形铁坩埚,满足不与镁合金液发生反应的同时还具有方便拆卸和清理的特点。
另外,本文对于选用的铁坩埚有所改造,在其引流口处设置一块可拆卸挡板。因为在镁合金的熔炼过程中,由于熔体表面会生成部分氧化物,且还含有部分杂质,在浇注的时候这些杂质极容易随着镁合金液进入浇注型腔。为了避免这些杂质进入镁合金形成夹杂,对镁合金性能造成恶化,应在坩埚引流口设置一块挡板,对表面的浮渣进行去除。加入挡板后的试验用坩埚简图如下图2-1所示。
图2-1 试验用镁合金熔炼铁坩埚
2。2 镁合金熔炼炉的选用
在实验室条件下,常常需要制备小批量的镁合金,最重要的是要求严格注意安全性问题。虽然选择燃气或者燃油作为热源升温速度很快,但是一旦镁液与燃烧产物中的水蒸气发生接触,极易产生爆炸危险,存在极大的安全隐患,所以使用燃料加热时要特别注意镁液与环境的隔离。而用电阻作为热源来说安全性相对高很多,并且是实验室中常用的设备,因而选用电阻炉作为加热设备。实验室中有不同种类的电阻炉,例如管式电阻炉、箱式电阻炉以及井式电阻炉等。
图2-2为实验室常见的管式电阻炉,其炉膛尺寸为φ500×800mm,额定功率为1。2kW,额定温度为800℃。此炉虽然方便通入保护气体,熔炼用坩埚不容易在其中放置,且在合金化、精炼等过程中加料不方便,因此不选用这种电阻炉;