真空感應(yīng)熔煉(VIM)冶金法
真空感應(yīng)熔煉，Vacuum induction melting，簡稱為VIM，指在真空條件下，利用電磁感應(yīng)在金屬導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)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(fā)元素、準(zhǔn)確控制合金成分等特點。由于以上特點，VIM現(xiàn)已發(fā)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(chǎn)的重要工序之一。VIM簡圖
△真空感應(yīng)熔煉爐結(jié)構(gòu)簡圖（1-真空系統(tǒng)；2-翻爐機構(gòu)；3-加料機構(gòu)；4-坩堝；5-感應(yīng)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(tài)產(chǎn)物抽取走，保持真空環(huán)境。
真空環(huán)境的優(yōu)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(zhì)元素(銅、鋅、鉛、銻、鉍、錫和砷等)可通過揮發(fā)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(yīng)線圈產(chǎn)生交變磁場，交變磁場在爐料上感應(yīng)出交變的電流——“渦流”，爐料被“渦流”加熱并熔化為液態(tài)，達到冶煉金屬的目的。
電磁感應(yīng)加熱的優(yōu)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(qū)，合金元素?zé)龘p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(huán)境污染小。熔煉過程中基本無火焰，也無燃燒產(chǎn)物。
經(jīng)真空感應(yīng)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(dǎo)率等多種性能。
作重點
- ①原材料的準(zhǔn)備要精細
真空感應(yīng)爐冶煉所用原材料的化學(xué)純度、清潔度、塊度和干燥程度要符合技術(shù)要求。爐料要精、準(zhǔn)備要細致。
- ②保持熔化過程順利進行
爐料的熔化速度應(yīng)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(dāng)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(fā)揮沸騰的精煉作用
熔化末期和精煉初期應(yīng)充分發(fā)揮沸騰的脫氧、脫氮、脫氫和去除夾雜物的作用。但是，應(yīng)通過用氬氣調(diào)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(yīng)保持較高的真空度。
精煉期應(yīng)保持高溫、高真空，完成脫氧和去除有害雜質(zhì)。
合金化期應(yīng)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(nèi)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(yán)格按照加鎂工藝的規(guī)定進行操作。在爐型、冶煉工藝、加鎂條件確定后，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)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(guān)系到成品的冶金質(zhì)量。澆注溫度應(yīng)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』
