坩堝又稱為結晶器，是真空電弧熔煉的核心部位。金屬在這里熔化、過熱、精煉和結晶成錠。在這里進行著大量的熱交換，坩堝壁的換熱強度能夠達到幾萬至幾百萬W/m²。

當電弧產(chǎn)生異?，F(xiàn)象時，甚至會燒穿坩堝壁。因此，對于坩堝有一系列要求。

鑒于坩堝的重要性，設計坩堝的要點主要集中在幾以下點：

1、坩堝要用導熱性好導電性也好的且不易被熔化金屬黏結的材料制造。符合這種要求的材料有紫銅、無氧銅等。絕大多數(shù)的坩堝由壁厚12～24mm紫銅管和銅合金，(含錳青銅)：法蘭盤焊接而成。

因為紫銅的導熱性和導電性好，且不與熔煉金屬黏結，還比無氧銅便宜，比鋼傳熱性、導電性好。

2、坩堝的內(nèi)表面應該平整光滑，斷面形狀一致，無嚴重麻坑，以便于脫錠。坩堝管主要制造方法有擠壓、電解沉積和離心鑄造等。其中以擠壓方法生產(chǎn)的質(zhì)量z*好，但以此法生產(chǎn)大規(guī)格(直徑大于500mm)坩堝管較困難。

電解沉積法規(guī)格不限，應用較廣。此外，還有紫銅板卷焊的坩堝管，但其內(nèi)表面的焊縫必須接受精密加工。在電弧熔煉過程中，坩堝內(nèi)表面會結有殘渣，因此每次熔煉前應該仔細地清理坩堝內(nèi)表面。

3、坩堝要有足夠的剛度和強度，在熔煉情況下，足以支承z*大鑄錠質(zhì)量，且受到電極短路碰撞時不致?lián)p害。

4、坩堝壁厚在強度允許的條件下應薄些。坩堝壁主要決定于錠子的直徑和荷重，一般小爐子取壁厚為8～10mm，大爐子取壁厚為12～24mm，鋼制坩堝的壁厚為8～12mm。

但也有人主張用較厚的堝壁(大于25mm)，他們認為沿坩堝壁的縱向也能傳熱，對高溫熔化區(qū)的冷卻很有作用。

而另外一些人認為，只要冷卻水足夠，堝壁縱向傳熱作用不大，因此可采用較薄的堝壁。而且，堝壁的薄厚并不是決定燒穿坩堝難易的因素。在冷卻水不足的情況下，無論堝壁厚薄，熔點較低的銅肯定難于應付高溫。

5、坩堝的結構應當允許坩堝的熱膨脹變形。圖坩堝外壁溫度曲線是日本真空技術公司對蛇形管水冷的8英寸(200mm)銅坩堝外表面實測的溫度曲線。

可見，在熔煉過程中，雖有水冷，但堝壁的溫度仍然較高。根據(jù)實測資料，水冷銅坩堝的外壁z*高溫度(熔池處)為230～280℃;推算出內(nèi)壁z*高溫度約為400℃，平均溫度約為150℃。

由于坩堝較長，縱向熱膨脹量較大，設計時必須考慮到。例如：2m長的銅坩堝，平均溫度為150℃時，其縱向熱膨脹量Δl=(150 - 20)× 18 × 10-6 ×2000 = 4.68mm。可見，如果坩堝上下固定，這么大的膨脹量所產(chǎn)生的巨大內(nèi)應力將使坩堝損壞。

6、直徑小于150mm的坩堝往往帶有一定錐度，因為坩堝需要脫錠。大錠在冷凝時由于總收縮量較大，脫錠很容易;但是小錠需坩堝有一定錐度，才便于脫錠，一般錐度在0.5%以內(nèi)。

7、坩堝要進行充分而適當?shù)睦鋮s。大約爐子熔化功率的80%的熱量由坩堝冷卻系統(tǒng)帶走，因此要。 求冷卻水的流速、流量都足夠大。

8、便于裝卸、清理和維修。