热节是冒口设置时的第一要素。从铸件的外形来看，热节圆直径处在于两壁或者两壁以上的铸件最后大的位置。从凝固时间来看，在凝固过程中，铸件内会出现一个局部位置金属温度高于周围温度的区域，导致这部分区域凝固较慢，这个区域就被称作热节。然而，受到铸件和铸型的结构、形状、尺寸等因素影响，加上浇注温度、浇注时间、冒口等工艺的影响，型腔中的热节就变成了一个动态的概念。

几何热节是根据铸件的几何尺寸，通过热节圆的直径来确定的。然而，在实际的浇注过程中，几何热节并不能反应真的顺序凝固。物理热节是受到外在的物理因素而形成的热节。由于冒口、内浇道等补缩带来的而形成的物理热节和几何热节叠加而形成的热节叫做接触热节。这是影响冒口根部和内浇道产生缩松、缩孔的主要原因。由于型腔较大，金属液在型腔中需要流动的时间和数量较大，在金属液末尾凝固的区域称作流动热节。这是浇口和冒口颈出现缩松、缩孔的重要原因。

所以，冒口的位置要避免出现在几何热节、接触热节以及流动热节出现的位置。

1。5课题研究的内容与意义

近30年来，虽然有色冶金行业的设备更新换代，但是仍然有许多问题等待解决。在学校中频真空感应炉的科学试验研究中，为了进一步提高有色金属，以及一些高强度高温合金产品质量，除了采用先进的生产设备和加工工艺，以及严格控制原材料的纯净度外，坩埚材料的稳定性，标准试样模具、浇口、冒口的设计也尤为重要。此外，在中频感应真空炉中，坩埚、标准试样模具在人为操作和反复使用过程中容易受到损坏。这些损坏影响了科研人员的正常研究和冶金企业的正常生产。所以本课题主要为中频感应真空炉设计出配套的坩埚、标准试样模具、冒口、浇口等部分模具，并且通过计算和模拟浇注过程验证所设计模具的合理性与可行性。

第二章 炉衬设计

2。1无芯感应炉用耐火材料的选择

炉衬（坩埚）是感应炉中重要和关键的部分。炉衬除了用于盛装金属液和进行冶炼外，还有着绝热、绝缘和传递能量的作用。用于加工炉衬的材料根据其化学性质分为酸性、碱性和中性三种。

酸性坩埚通常是由天然硅石和石英砂制作而成。由于石英砂价格较为便宜，在小型真空炉中使用广泛。但是酸性坩埚对于石英砂的纯净度要求很高，正常情况下，要求SiO2含量大于98%，且越高越好。文献综述

碱性坩埚是由碱性耐火材料制成，通常情况下，是由镁砂（主要成分是MgO）或镁铝尖晶石打结而成。当使用镁铝尖晶石（MgO·Al2O3）打结坩埚时, 通常通过加入硼酸（H2BO3）来降低尖晶石形成的温度，以促进尖晶石的形成。这样可以改善烧结质量，提高坩埚的耐压强度。

中性坩埚通常是用高铝质的硅酸铝质耐火材料，其Al2O3含量含量应大于46%；刚玉质耐火材料的Al2O3含量大于95%，它具有较高的化学稳定性，高温时体积稳定，荷软点很高，抗渣性好，其使用温度可达1800℃。有时，因为经济的因素，也选择用石墨打结坩埚，这也属于中性坩埚。常见无芯感应炉耐火材料见下表2-1、表2-2、表2-3[8]。

表2-1  炉衬热面常用耐火材料

耐火材料种类 主要化学成分

（%） 最高使用温度/℃ 施工方式

酸性材料：天然石英质熔融石英质

SiO2＞98SiO2＞99