310S耐熱鋼（對應鑄鋼牌號ZG40Cr25Ni20Si2，俗稱2520）是粉末冶金鈷粉還原爐上舟皿的經典基材。該材料屬于高合金奧氏體耐熱鑄鋼，嚴格遵循GB/T 8492《一般用途耐熱鋼及合金鑄件》國家標準生產，憑借優異的高溫抗氧化性、高溫強度和抗熱震性能，被廣泛應用于鈷粉、鎢粉、鉬粉等金屬粉末的還原焙燒工藝中。
2.1 化學成分設計
310S材質的化學成分科學合理，各元素協同作用賦予材料卓越的高溫服役性能：
元素 含量范圍 作用
碳（C） 0.35% - 0.45% 提供高溫強度和硬度基礎
鉻（Cr） 24.0% - 27.0% 表面形成致密Cr?O?氧化膜，抵抗高溫氧化與腐蝕
鎳（Ni） 19.0% - 22.0% 穩定奧氏體基體，保障高溫韌性與抗蠕變能力
硅（Si） 1.5% - 2.8% 強化氧化膜致密性，提升抗硫化、抗滲碳性能
錳（Mn） ≤1.5% 優化鑄造流動性，減少內部缺陷
該材質為穩定的奧氏體單相組織，無低溫脆性，長期高溫服役不析出脆性相，始終保持良好的塑性與韌性。
2.2 高溫性能指標
310S舟皿的長期穩定工作溫度可達1150℃，短時峰值可耐受1200℃高溫，行業典型質保期為10個月。材料在1100℃工況下仍能保持85%以上的常溫強度。其表面形成的Cr?O?+SiO?復合氧化膜，抗氧化起皮、抗滲碳、耐煙氣及酸堿腐蝕，不掉渣、不污染工件，適配氧化與還原性雙重氣氛。
2.3 生產工藝
舟皿生產可采用精密鑄造（失蠟鑄造）、消失模鑄造、離心鑄造、砂型鑄造等多種工藝。一體化成型工藝使舟皿無焊縫、無拼接，避免了焊接缺陷導致的高溫失效隱患。成品出廠前統一經過固溶熱處理（約1080℃×90min），細化金相組織，消除鑄造內應力，提升材質綜合力學性能和抗熱疲勞性能。
舟皿可設計為平板式、網格式、蜂窩式、框式等多種形態，尺寸可按需定制，網格與蜂窩結構設計兼顧均勻導熱與高效導流，確保爐內溫度場均勻。
三、鈷粉還原專用防粘技術
3.1 鈷粉粘舟問題的成因
鈷粉還原過程中，舟皿長期處于高溫環境，還原出的鈷粉往往會在舟皿內壁發生嚴重粘附，導致卸料不干凈。殘留的鈷粉隨循環利用的舟皿重新進入還原爐內，在高溫下發生二次長大，形成大顆粒鈷粉落入料倉，嚴重影響產品質量。
粘舟現象的核心機理在于：高溫下，不銹鋼基體中的Fe、Co、Ni等同族相似性質原子會因遷移和置換作用滲透到鈷粉中，導致鈷粉中Ni、Fe元素含量超標。
3.2 復合噴涂層防粘技術
為解決上述問題，行業已開發出成熟的等離子噴涂復合涂層技術，在不銹鋼舟皿表面形成防粘功能層。該技術的核心工藝如下：
噴砂預處理：對不銹鋼舟皿進行噴砂處理，使表面粗糙度達到3.0-3.5μm，為噴涂提供良好的結合基礎。
等離子噴涂：將舟皿加熱至120-170℃，采用等離子噴涂設備依次噴涂：
底層（氧化鋁涂層） ：厚度0.12-0.15mm，采用正向噴涂，利用氧化鋁與不銹鋼的良好結合性形成基體層
外層（氧化鋁-二氧化鈦涂層） ：厚度0.03-0.05mm，采用反向噴涂，利用粉末嚙合作用增強層間結合強度
打磨處理：完成噴涂后對復合噴涂層進行打磨，使表面粗糙度≤1.5μm，進一步降低與鈷粉的粘結能力。
3.3 防粘效果與數據支撐
該復合噴涂層具有優異的防粘效果和長使用壽命：
性能指標 數據
連續使用防粘溫度 850℃下不發生粘結
使用壽命 500-600℃連續使用500小時防粘效果不下降，700小時后僅下降20%
單舟鈷粉殘留量 普通舟皿平均14g → 噴涂舟皿700h后平均3g（降低78.6%）
鈷粉Fe含量 普通舟皿平均25ppm → 噴涂舟皿平均18ppm
鈷粉Ni含量 普通舟皿平均18ppm → 噴涂舟皿平均15ppm
采用該技術后，鈷粉中雜質離子濃度顯著降低，產品質量穩定性大幅提升。
3.4 清舟料的回用價值
因復合噴涂層有效阻隔了不銹鋼基體離子的滲入，從噴涂舟皿上清理下來的殘料（清舟料）雜質含量低，可通過酸溶工藝制成氯化鈷溶液，重新作為原料用于鈷粉生產，實現了資源的循環利用，避免了廢料處理造成的資源浪費。
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