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진공유도 용해란?

3월 27, 2024

진공 용해 진공 환경에서 수행되는 금속 및 합금 용해 기술입니다.  


이 기술은 희소금속이 대기 및 내화물에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있으며, 정화, 정제 기능을 가지고 있습니다. 진공 용해를 통해 가스 함량이 낮고 개재물이 적으며 편석이 적은 고품질 금속 및 합금을 얻을 수 있습니다. 이 방법은 고순도, 고품질의 금속 재료를 얻는 데 중요하며, 특히 녹기 어렵고 초고순도가 요구되는 합금이나 금속에 적합합니다. 진공 용해 방법에는 전자 빔 용해, 진공 유도 용해, 진공 아크로 용해, 플라즈마로 용해가 포함됩니다. 예를 들어, 전자빔 용해는 고에너지 전자빔을 사용하여 용융된 물질에 충격을 가하여 이를 빠르게 열 에너지로 변환하고 녹입니다. 이 방법은 난이도가 높고 순도가 높은 합금이나 금속을 녹이는 데 적합합니다.


또한, 진공용해는 금속재료의 인성, 피로강도, 내식성, 고온 크리프 성능, 투자율 등의 향상에도 도움을 줍니다.


진공 유도로용융은 전자기 유도를 사용하여 진공 조건에서 금속 도체에 와전류를 생성하여 용광로 재료를 가열하는 프로세스입니다. 이는 작은 용융 챔버 부피, 짧은 진공 펌핑 시간 및 용융 주기, 편리한 온도 및 압력 제어, 휘발성 원소의 재활용성, 합금 조성의 정확한 제어 등의 특성을 가지고 있습니다. 위와 같은 특성으로 인해 현재는 특수강, 정밀합금, 전기가열합금, 내열합금, 내식합금 등 특수합금을 생산하는 중요한 장비로 발전하고 있습니다.

1. 진공이란 무엇입니까?


~ 안에  밀폐된 용기에서는 기체 분자 수가 감소하므로 기체 분자가 단위 면적에 가하는 압력이 감소합니다. 이때 용기 내부의 압력은 정상 압력보다 낮습니다. 정상 압력보다 낮은 이러한 유형의 기체 공간을 진공이라고 합니다.

2. 진공 유도로의 작동 원리는 무엇입니까?


주요 방법은 전자기 유도를 적용하여 금속 전하 자체에 전류를 생성한 다음 금속을 녹이는 데 사용되는 줄 렌츠 법칙에 따라 금속 전하 자체의 저항을 이용하여 전기 에너지를 열에너지로 변환하는 것입니다.


3. 진공유도로에서 전자교반은 어떻게 형성되나요?


도가니의 용융 금속은 유도 코일에 의해 생성된 자기장에서 전기력을 생성합니다. 표피 효과로 인해 용융 금속에 의해 생성된 와전류는 유도 코일을 통과하는 전류의 방향과 반대가 되어 상호 반발을 일으킵니다. 용융 금속에 대한 반발력은 항상 도가니 축을 향하고, 용융 금속도 도가니 중심을 향해 밀려납니다. 유도 코일은 양쪽 끝에서 효과가 짧은 짧은 코일이기 때문에 유도 코일 양쪽 끝에서 해당 전기력이 감소하고 전기력의 분포는 상단과 하단에서 더 작고 상단에서 더 커집니다. 가운데. 이 힘에 의해 금속 액체는 먼저 중앙에서 도가니 축을 향해 이동한 다음 중심을 향해 위쪽과 아래쪽으로 흐릅니다. 이 현상은 계속해서 순환하면서 금속액체의 격렬한 움직임을 형성한다. 실제 제련 시 도가니 중앙에서 금속액이 위로 부풀어 오르고 위아래로 뒤집히는 현상을 없앨 수 있는데, 이를 전자기적 교반이라고 한다.


4. 전자기 교반의 기능은 무엇입니까?


① 제련 과정에서 물리적, 화학적 반응 속도를 가속화할 수 있습니다. ② 용탕액의 조성을 통일한다. ③ 도가니 속의 용탕의 온도가 일정해지는 경향이 있어 용융 시 반응이 완전히 완료된다. ④ 교반의 결과는 자체 정압의 영향을 극복하여 도가니 깊은 곳에 용해된 기포를 액체 표면으로 뒤집어 가스 배출을 촉진하고 합금의 가스 함유 함량을 감소시킵니다. 수명에 영향을 미치는 도가니; ⑥ 고온에서는 도가니 내 내화물의 분해를 촉진하여 용탕의 재오염을 초래합니다.


5. 진공도란 무엇인가요?


진공도는 1기압 이하의 가스의 두께를 나타내며 일반적으로 압력으로 표시됩니다.


6. 누출율은 얼마입니까?


누설률은 진공 장비를 닫은 후 단위 시간당 압력 증가량을 나타냅니다.


7. 피부효과는 무엇인가요?


표피 효과는 교류 전류가 도체를 통과할 때 도체 단면(제련 시 용광로 충전량 참조)에 전류 분포가 고르지 않게 나타나는 현상을 말합니다. 도체의 표면 전류 밀도가 높을수록 중심쪽으로 전류 밀도가 낮아집니다.


8. 전자기유도란 무엇인가요?


교류는 전선을 통과하여 주위에 교류 자기장을 생성하는 반면, 변화하는 자기장에 닫힌 전선을 배치하면 전선 내부에 교류 전류가 생성됩니다. 이 현상을 전자기 유도라고합니다.

10. 진공 유도로 제련의 장점은 무엇입니까?



① 공기 및 슬래그 오염이 없으며, 제련 합금은 순수하고 높은 수준의 성능을 가지고 있습니다.



② 진공 제련은 좋은 탈기 조건을 만들어 용해된 강철 및 합금의 가스 함량이 낮습니다.



③ 진공상태에서 금속은 쉽게 산화되지 않습니다.



④ 원료로부터 유입된 불순물(Pb, Bi 등)은 진공상태에서 증발하여 원료를 정제할 수 있으며,



⑤ 진공 유도로 제련 중에 탄소 탈산을 사용할 수 있으며 탈산소 생성물은 가스이므로 합금 순도가 높습니다.



⑥ 화학적 조성을 정확하게 조정하고 제어할 수 있습니다.



⑦ 반납된 자료는 재사용이 가능합니다.



11. 진공 유도로 제련의 단점은 무엇입니까?




① 장비가 복잡하고 고가이며 많은 투자가 필요하다.



② 유지보수가 불편하고 제련 비용이 높으며 비용이 상대적으로 높다.



③ 제련과정에서 도가니 내부의 내화물로 인한 금속오염



④ 생산 배치가 작고 검사 작업량이 큽니다.



12. 진공 펌프의 주요 기본 매개 변수와 의미는 무엇입니까?



① 극진공도 : 진공펌프의 흡입구를 밀봉한 상태에서 장기간 비운 후 얻을 수 있는 최소의 안정된 압력값(즉, 가장 안정한 진공도)을 펌프의 최대진공도라고 합니다.


② 배기율 : 단위시간당 펌프에 의해 추출되는 가스의 양을 진공펌프의 배기율이라고 합니다.


③ 최대 출구 압력 : 정상 작동 시 진공 펌프의 배기구에서 가스가 토출되는 최대 압력 값입니다.


④ 예비압력 : 안전한 작동을 위해 진공펌프의 배기구에서 유지되어야 하는 최대 압력값입니다.



13. 합리적인 진공 펌프 시스템을 선택하는 방법은 무엇입니까?



① 진공 펌프의 펌핑 속도는 진공 펌프의 특정 입구 압력에 해당합니다.


② 기계식 펌프, 루츠 펌프, 오일 부스터 펌프는 대기로 직접 배기할 수 없으며, 정상적으로 작동하려면 전단 펌프에 의존하여 규정된 예압을 설정하고 유지해야 합니다.


14. 전기 회로에 커패시터를 추가해야 하는 이유는 무엇입니까?


유도 코일과 금속로 재료 사이의 거리가 멀기 때문에 자기 누출이 매우 심각하고 유효 자속이 매우 낮으며 무효 전력이 높습니다. 따라서 용량성 회로에서는 전류가 전압보다 앞서게 됩니다. 인덕턴스의 영향을 상쇄하고 역률을 개선하려면 회로에 적절한 수의 전기 용기를 통합하여 커패시터와 인덕터가 병렬로 공진할 수 있도록 하여 유도 코일의 역률을 향상시키는 것이 필요합니다.


15. 진공 유도로의 주요 장비는 몇 개의 부품으로 구성됩니까?


용융 챔버, 주입 챔버, 진공 시스템, 전원 공급 시스템.

16. 제련 공정 중 진공 시스템의 유지 관리 조치는 무엇입니까?




① 진공 펌프의 오일 품질과 오일 레벨은 정상입니다.




② 필터 화면이 정상적으로 반전됩니다.




③ 각 차단밸브의 밀봉 상태는 정상입니다.




17. 제련 과정에서 전원 공급 시스템에 대한 유지 관리 조치는 무엇입니까?




① 콘덴서의 냉각수 온도는 정상입니다.




② 변압기 오일 온도는 정상입니다.




③ 케이블의 냉각수 온도는 정상입니다.




18. 진공 유도로 용해 시 도가니에 대한 요구 사항은 무엇입니까?




① 열 안정성이 높아 급속 냉각 및 가열에 따른 균열이 발생하지 않습니다.




② 화학적 안정성이 높아 내화물에 의한 도가니 오염을 방지할 수 있습니다.




③ 고온 및 노재 충격을 견딜 수 있을 만큼 충분한 높은 내화성과 고온 구조 강도를 갖습니다.




④ 도가니는 도가니와 금속액체의 접촉면적을 줄이고, 도가니 표면에 금속 잔류물이 부착되는 정도를 줄이기 위해 밀도가 높고 작업면이 매끄러워야 한다.




⑤ 절연성이 높다.




⑥ 소결 공정 중 부피 수축이 적습니다.




⑦ 휘발성이 낮고 수화에 대한 저항력이 좋습니다.




⑧ 도가니 재료에는 소량의 가스 방출이 있습니다.




9 도가니는 재료 자원이 풍부하고 가격이 저렴합니다.




19. 도가니의 고온 성능을 향상시키는 방법은 무엇입니까?




① MgO 모래의 CaO 함량과 CaO/SiO2 비율을 줄여 액상의 양을 줄이고 액상이 생성되는 온도를 높인다.




② 결정립의 안정성을 향상시킨다.




③ 소결층의 재결정 상태를 양호하게 하고, 다공성을 감소시키고, 결정립계폭을 감소시키며, 모자이크 구조를 형성하여 고상과 고상의 직접적인 결합을 형성함으로써 액상의 유해한 영향을 감소시킨다.


20. 도가니의 적절한 기하학적 크기를 선택하는 방법은 무엇입니까?




① 도가니의 벽두께는 일반적으로 도가니(성형) 직경의 1/8~1/10로 한다.




② 강철 액체는 도가니 부피의 75%를 차지합니다.




③ R의 각도는 약 45°입니다.




④ 로 바닥의 두께는 일반적으로 로 벽 두께의 1.5배이다.




21. 도가니 매듭을 짓는데 일반적으로 사용되는 접착제는 무엇입니까?




① 유기물 : 덱스트린, 펄프폐액, 유기수지 등




② 무기물 : 규산나트륨, 염수, 붕산, 탄산염, 점토 등




22. 도가니 매듭용 접착제(H3BO3)의 기능은 무엇입니까?




붕산(H3BO3)은 정상적인 상황에서 300℃ 이하로 가열하면 모든 수분을 제거할 수 있으며 이를 무수붕산(B2O3)이라고 합니다.




① 저온에서 MgO와 Al2O3의 일부가 액체 B2O3에 용해되어 일련의 전이생성물을 형성하여 MgO·Al2O3의 고상확산을 촉진하고 재결정화를 촉진하여 저온에서 도가니의 소결층이 형성되어 환원성을 갖게 된다. 소결 온도.




② 중온에서 붕산의 용융결합 효과에 의지하여 반소결층을 두껍게 하거나 2차 소결 전 도가니의 강도를 높일 수 있다.




③ CaO가 함유된 마그네시아 모래에 바인더를 사용하면 850℃ 이하에서 2CaO·SiO2의 결정변태를 억제할 수 있다.




23. 도가니의 성형방법은 다양합니까?




두 가지 방법.




① 로 외부에서 사전 제작; 원료(전기 용융 마그네슘 또는 알루미늄 마그네슘 스피넬 내화재)를 일정한 입자 크기 비율로 혼합하고 적절한 접착제를 선택한 후 진동 및 등압 공정을 통해 도가니 금형에서 성형됩니다. 도가니 본체는 최대 소성 온도가 ≥ 1700 ℃ × 8 시간인 고온 터널 가마에서 건조 및 조립식 도가니로 가공됩니다.




② 화로 내부를 직접 두드리는 행위; 붕산 등의 고형접착제를 적절한 입자크기 비율로 적당량 첨가하여 균일하게 섞은 후 탬핑을 사용하여 치밀하게 충전합니다. 소결하는 동안 각 부품의 온도에 따라 다양한 미세구조가 형성됩니다.

24. 도가니의 소결조직은 몇 겹으로 형성되며, 도가니의 품질에 어떤 영향을 미치나요?




도가니의 소결 구조는 소결층, 반소결층, 루스층의 3개 층으로 구분됩니다.




소결층: 오븐 공정 중에 입자 크기가 재결정화됩니다. 저온단의 중간 모래 입자 크기를 제외하면 원래의 비율을 전혀 볼 수 없으며 균일하고 미세한 구조를 나타냅니다. 결정립계는 매우 좁고 새로운 결정립계에 불순물이 재분배됩니다. 소결층은 도가니 벽의 가장 안쪽에 위치한 단단한 껍질로, 용융 금속과 직접 접촉하여 다양한 힘을 견디기 때문에 이 층은 도가니에 매우 중요합니다.




느슨한 층: 소결하는 동안 절연층 근처의 온도가 낮고 마그네슘 모래는 유리상에 의해 소결되거나 결합될 수 없으며 완전히 느슨한 상태로 유지됩니다. 이 층은 도가니의 가장 바깥쪽에 위치하며 다음과 같은 목적으로 사용됩니다. 첫째, 느슨한 구조와 열전도율로 인해 도가니 내벽에서 외부로 전달되는 열이 감소하여 열 손실을 줄입니다. 도가니 내부의 단열 및 열효율 향상; 둘째, 느슨한 층은 보호 층이기도 합니다. 소결층은 쉘을 형성하고 액체 금속과 직접 접촉하기 때문에 균열이 발생하기 쉽습니다. 일단 균열이 생기면 용융된 액체 금속이 균열에서 새어 나오는 반면, 느슨한 층은 느슨한 구조로 인해 균열이 덜 발생합니다. 내부 층에서 새어 나오는 금속 액체가 차단되어 감지 링을 보호합니다. 셋째, 느슨한 레이어는 여전히 버퍼입니다. 소결층이 단단한 껍질로 변했기 때문에 가열 및 냉각 시 전체적인 부피 팽창 및 수축이 발생합니다. 느슨한 층의 느슨한 구조로 인해 도가니의 부피 변화에 완충 역할을 합니다.




반소결층(전이층이라고도 함): 소결층과 느슨한 층 사이에 위치하며 두 부분으로 나뉩니다. 소결층 근처에서는 불순물이 녹아 재분배되거나 마그네슘 모래 입자와 결합됩니다. 마그네슘 모래는 부분적으로 재결정화되며 큰 모래 입자는 특히 조밀하게 나타납니다. 느슨한 층 근처의 부품은 접착제로 완전히 접착됩니다. 반소결층은 소결층과 느슨한 층의 역할을 모두 수행합니다.




25. 오븐 공정 시스템을 선택하는 방법은 무엇입니까?




① 최대 오븐 온도: 매듭형 도가니의 절연층 두께가 5~10mm일 때, 전기 용융 마그네시아의 경우 1800℃에서 구웠을 때 소결층은 도가니 두께의 13~15%만 차지합니다. 2000℃ 오븐에 구우면 24~27%를 차지한다. 도가니의 고온 강도를 고려하면 오븐 온도는 높은 것이 좋지만 너무 높아지기는 쉽지 않습니다. 온도가 2000 ℃ 이상이 되면 산화마그네슘이 승화되거나 산화마그네슘이 탄소에 의해 환원되고, 산화마그네슘이 강하게 재결정되면서 벌집 모양의 구조를 형성하게 된다. 따라서 오븐의 최대 온도는 2000℃ 이하로 조절되어야 합니다.




② 가열속도 : 가열 초기에는 내화물의 수분을 효과적으로 제거하기 위해 충분한 예열이 이루어져야 한다. 일반적으로 가열 속도는 1500℃ 이하에서는 느려야 합니다. 로 온도가 1500 ℃ 이상에 도달하면 전기 용융 마그네시아 모래가 소결되기 시작합니다. 이때, 예상되는 최대 오븐 온도까지 빠르게 가열하려면 높은 전력을 사용해야 합니다.




③ 보온시간: 화로 온도가 오븐 최고 온도에 도달한 후, 그 온도에서 보온을 실시해야 합니다. 절연 시간은 소형 전기 용해 마그네슘 도가니의 경우 15~20분, 대형 및 중형 전기 용해 마그네슘 도가니의 경우 30~40분 등 로 유형 및 재질에 따라 다릅니다.




따라서 오븐 중 가열 속도와 최고 베이킹 온도에서 베이킹하는 속도를 적절하게 조정해야 합니다.


기본 정보
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