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长知识:你知道真空感应炉是怎样炼钢的吗?

 一兵个人图书馆 2019-04-04

真空感应熔炼,Vacuum induction melting,简称为VIM,指在真空条件下,利用电磁感应在金属导体内产生涡流加热炉料进行熔炼的冶金方法。VIM工艺具有熔炼室体积小,抽真空时间和熔炼周期短,便于温度压力控制、可回收易挥发元素、准确控制合金成分等特点。由于以上特点,VIM现已发展为特殊钢、精密合金、电热合金、高温合金及耐蚀合金等特殊合金生产的重要工序之一。

VIM简图


△真空感应熔炼炉结构简图(1-真空系统;2-翻炉机构;3-加料机构;4-坩埚;5-感应器;6-取样和捣料装置;7-测温装置;8-可动炉体)

工艺过程

1.真空泵不停工作,将空气及气态产物抽取走,保持真空环境。

真空环境的优点:

①容易将溶于钢和合金中的氮、氢、氧和碳去除到远比常压下冶炼为低的水平。

②对于在熔炼温度下蒸气压比基体金属高的杂质元素(铜、锌、铅、锑、铋、锡和砷等)可通过挥发去除。

③合金中需要加入的铝、钛、硼及锆等活性元素的成分易于控制。

2.在真空条件下,利用交变电流作用到感应线圈产生交变磁场,交变磁场在炉料上感应出交变的电流——“涡流”,炉料被“涡流”加热并熔化为液态,达到冶炼金属的目的。

电磁感应加热的优点:

①无需电弧加热所需的石墨电极,杜绝了电极增碳的可能,可以熔炼含碳量极低的钢与合金。

②熔池中存在一定强度的电磁搅拌,可促进钢水成分和温度均匀,钢中夹杂合并、长大和上浮。

③熔池比表面积小。熔炼过程中容易控制气氛,无电弧及电弧下高温区,合金元素烧损少、吸气少,有利于成分控制、气体含量低和缩短熔炼时间。

④烟尘少,对环境污染小。熔炼过程中基本无火焰,也无燃烧产物。

经真空感应熔炼的金属材料可明显地提高韧性、疲劳强度、耐腐蚀性能,高温蠕变性能以及磁性合金的磁导率等多种性能。

操作重点

①原材料的准备要精细

真空感应炉冶炼所用原材料的化学纯度、清洁度、块度和干燥程度要符合技术要求。炉料要精、准备要细致。

②保持熔化过程顺利进行

炉料的熔化速度应逐步加快,加热功率逐步升高,保证炉料顺利熔化、充分脱气。熔化中后期可适当增大加热功率、加快熔化速度缩短熔化时间。

③控制钢液沸腾强度,发挥沸腾的精炼作用

熔化末期和精炼初期应充分发挥沸腾的脱氧、脱氮、脱氢和去除夹杂物的作用。但是,应通过用氩气调控其沸腾强度,减轻对坩埚的冲刷和防止钢液外溢事故。

④各个时期要保持高的真空度

装料完毕合炉后要抽至高真空度≤10Pa方可送电加热。熔化之前应保持较高的真空度。

精炼期应保持高温、高真空,完成脱氧和去除有害杂质。

合金化期应在高真度下充入氩气,以减少易氧化元素的氧化损失。

⑤合金化期要充氩降温加入易氧化元素

在真空度为1.0~0.5Pa时,向炉内充人氩气。停电降温加入合金元素,熔化后立即搅拌钢液,使合金元素分布均匀。

⑥合金化末期的加镁操作

加镁时要严格按照加镁工艺的规定进行操作。在炉型、冶炼工艺、加镁条件确定后,应严格按照规定的氩气压强、钢液温度、保持时间进行操作。

⑦实行中温浇注

钢液的出钢温度、浇注温度关系到成品的冶金质量。浇注温度应控制在液相点以上50~80℃。中温浇注可以降低钢锭缩孔深度,获得致密的钢锭,提高成材率。

 

 

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