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        真空感應熔煉(VIM)冶金法

        真空感應熔煉(VIM)冶金法

        真空感應熔煉,Vacuum induction melting,簡稱為VIM,指在真空條件下,利用電磁感應在金屬導體內產生渦流加熱爐料進行熔煉的冶金方法。VIM工藝具有熔煉室體積小,抽真空時間和熔煉周期短,便于溫度壓力控制、可回收易揮發元素、準確控制合金成分等特點。由于以上特點,VIM現已發展為特殊鋼、精密合金、電熱合金、高溫合金及耐蝕合金等特殊合金生產的重要工序之一。VIM簡圖


        △真空感應熔煉爐結構簡圖(1-真空系統;2-翻爐機構;3-加料機構;4-坩堝;5-感應器;6-取樣和搗料裝置;7-測溫裝置;8-可動爐體)藝過程

        1.真空泵不停工作,將空氣及氣態產物抽取走,保持真空環境。

        真空環境的優點:

        ①容易將溶于鋼和合金中的氮、氫、氧和碳去除到遠比常壓下冶煉為低的水平。

        ②對于在熔煉溫度下蒸氣壓比基體金屬高的雜質元素(銅、鋅、鉛、銻、鉍、錫和砷等)可通過揮發去除。

        ③合金中需要加入的鋁、鈦、硼及鋯等活性元素的成分易于控制。

        2.在真空條件下,利用交變電流作用到感應線圈產生交變磁場,交變磁場在爐料上感應出交變的電流——“渦流”,爐料被“渦流”加熱并熔化為液態,達到冶煉金屬的目的。

        電磁感應加熱的優點:

        ①無需電弧加熱所需的石墨電極,杜絕了電極增碳的可能,可以熔煉含碳量極低的鋼與合金。

        ②熔池中存在一定強度的電磁攪拌,可促進鋼水成分和溫度均勻,鋼中夾雜合并、長大和上浮。

        ③熔池比表面積小。熔煉過程中容易控制氣氛,無電弧及電弧下高溫區,合金元素燒損少、吸氣少,有利于成分控制、氣體含量低和縮短熔煉時間。

        ④煙塵少,對環境污染小。熔煉過程中基本無火焰,也無燃燒產物。

        經真空感應熔煉的金屬材料可明顯地提高韌性、疲勞強度、耐腐蝕性能,高溫蠕變性能以及磁性合金的磁導率等多種性能。

        作重點

        ①原材料的準備要精細

        真空感應爐冶煉所用原材料的化學純度、清潔度、塊度和干燥程度要符合技術要求。爐料要精、準備要細致。


        ②保持熔化過程順利進行

        爐料的熔化速度應逐步加快,加熱功率逐步升高,保證爐料順利熔化、充分脫氣。熔化中后期可適當增大加熱功率、加快熔化速度縮短熔化時間。


        ③控制鋼液沸騰強度,發揮沸騰的精煉作用

        熔化末期和精煉初期應充分發揮沸騰的脫氧、脫氮、脫氫和去除夾雜物的作用。但是,應通過用氬氣調控其沸騰強度,減輕對坩堝的沖刷和防止鋼液外溢事故。


        ④各個時期要保持高的真空度

        裝料完畢合爐后要抽至高真空度≤10Pa方可送電加熱。熔化之前應保持較高的真空度。

        精煉期應保持高溫、高真空,完成脫氧和去除有害雜質。

        合金化期應在高真度下充入氬氣,以減少易氧化元素的氧化損失。


        ⑤合金化期要充氬降溫加入易氧化元素

        在真空度為1.0~0.5Pa時,向爐內充人氬氣。停電降溫加入合金元素,熔化后立即攪拌鋼液,使合金元素分布均勻。


        ⑥合金化末期的加鎂操作

        加鎂時要嚴格按照加鎂工藝的規定進行操作。在爐型、冶煉工藝、加鎂條件確定后,應嚴格按照規定的氬氣壓強、鋼液溫度、保持時間進行操作。


        ⑦實行中溫澆注

        鋼液的出鋼溫度、澆注溫度關系到成品的冶金質量。澆注溫度應控制在液相點以上50~80℃。中溫澆注可以降低鋼錠縮孔深度,獲得致密的鋼錠,提高成材率。


        來源:『金屬材料的世界』


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