Што е топење со вакуумска индукција?

Вакуумско топење е техника на топење на метали и легури што се изведува во вакуумска средина.

Оваа технологија може да спречи контаминација на ретки метали од атмосферата и огноотпорните материјали и има функција на прочистување и прочистување. Со топење во вакуум, може да се добијат висококвалитетни метали и легури со ниска содржина на гас, малку инклузии и мала сегрегација. Овој метод е клучен за добивање метални материјали со висока чистота и висок квалитет, особено погоден за легури или метали кои тешко се топат и бараат ултра-висока чистота. Методите на топење во вакуум вклучуваат топење на електронски сноп, топење во вакуумска индукција, топење во вакуумска лачна печка и топење во плазма печка. На пример, топењето на електронски сноп користи електронски снопови со висока енергија за бомбардирање на стопени материјали, брзо претворајќи ги во топлинска енергија и топејќи ги. Овој метод е погоден за топење на легури или метали со висока тежина и ултра-висока чистота.

Покрај тоа, вакуумското топење помага и за подобрување на цврстината, отпорноста на замор, отпорноста на корозија, перформансите на ползење на високи температури и магнетната пропустливост на металните материјали.

Топењето во вакуумска индукциска печка е процес на користење на електромагнетна индукција за генерирање на вртложни струи во метални спроводници под вакуумски услови за загревање на материјалот од печката. Има карактеристики на мал волумен на комората за топење, кратко време на вакуумско пумпање и циклус на топење, удобна контрола на температурата и притисокот, рециклирање на испарливи елементи и прецизна контрола на составот на легурата. Поради горенаведените карактеристики, сега се разви во важна опрема за производство на специјални легури како што се специјален челик, прецизни легури, електрични легури за греење, легури на висока температура и легури отпорни на корозија.

1. Што е вакуум?

Во затворен сад, поради намалувањето на бројот на молекули на гас, притисокот што го вршат молекулите на гас врз единица површина се намалува. Во овој момент, притисокот во садот е помал од нормалниот притисок. Овој тип на гасовит простор што е помал од нормалниот притисок се нарекува вакуум.

2. Кој е принципот на работа на вакуумска индукциска печка?

Главниот метод е да се примени електромагнетна индукција за да се генерира струја во самиот метален полнеж, а потоа да се потпре на отпорот на самиот метален полнеж за да се претвори електричната енергија во топлинска енергија според Џуле-Ленцовиот закон, кој се користи за топење на метали.

3. Како се формира електромагнетно мешање во вакуумска индукциска печка?

Растопениот метал во садот генерира електрична сила во магнетното поле генерирано од индукциската намотка. Поради ефектот на кожа, вртложните струи генерирани од стопениот метал се спротивни на насоката на струјата што минува низ индукциската намотка, што резултира со меѓусебно одбивање; Одбивната сила на стопениот метал секогаш е насочена кон оската на садот, а стопениот метал е исто така турнат кон центарот на садот; Поради фактот што индукциската намотка е кратка намотка со кратки ефекти на двата краја, соодветната електрична сила на двата краја на индукциската намотка се намалува, а распределбата на електричната сила е помала на горните и долните краеви и поголема во средината. Под оваа сила, металната течност прво се движи од средината кон оската на садот, а потоа тече нагоре и надолу кон центарот. Овој феномен продолжува да циркулира, формирајќи жестоко движење на металната течност. За време на самото топење, може да се елиминира феноменот на метална течност што се испакнува нагоре и се превртува нагоре и надолу во центарот на садот, што се нарекува електромагнетно мешање.

4. Која е функцијата на електромагнетното мешање?

① Може да ја забрза брзината на физичките и хемиските реакции за време на процесот на топење; ② Унифицирање на составот на течноста од стопениот метал; ③ Температурата на стопениот метал во садот има тенденција да биде конзистентна, што резултира со целосно завршување на реакцијата за време на топењето; ④ Резултатот од мешањето го надминува ефектот на сопствениот статички притисок, превртувајќи ги растворените меурчиња длабоко во садот на површината на течноста, олеснувајќи го испуштањето на гас и намалувајќи ја содржината на гас во легурата. Интензивното мешање ја зголемува механичката ерозија на стопениот метал на садот, влијаејќи на неговиот животен век; ⑥ Забрзување на распаѓањето на огноотпорните материјали во садот на високи температури, што резултира со повторна контаминација на стопената легура.

5. Што е вакуумски степен?

Степенот на вакуум ја претставува тенкоста на гасот под еден атмосферски притисок, што најчесто се изразува како притисок.

6. Колкава е стапката на истекување?

Стапката на истекување се однесува на количината на зголемување на притисокот по единица време откако вакуумската опрема е затворена.

7. Кој е ефектот на кожата?

Ефектот на кожа се однесува на феноменот на нееднаква распределба на струјата на пресекот на проводникот (се однесува на полнежот на печката при топење) кога низ него поминува наизменична струја. Колку е поголема густината на површинската струја на проводникот, толку е помала густината на струјата кон центарот.

8. Што е електромагнетна индукција?

Наизменична струја поминува низ жица и генерира наизменично магнетно поле околу неа, додека поставувањето на затворена жица во променливо магнетно поле генерира наизменична струја во внатрешноста на жицата. Овој феномен се нарекува електромагнетна индукција.

10. Кои се предностите на топењето во вакуумска индукциска печка?

① Без загадување на воздухот и згурата, стопената легура е чиста и има високо ниво на перформанси;

② Вакуумското топење создава добри услови за дегасификација, што резултира со ниска содржина на гас во стопениот челик и легурата;

③ Под вакуумски услови, металите не се оксидираат лесно;

④ Нечистотиите (Pb, Bi, итн.) внесени од суровините можат да испарат во вакуумска состојба, што резултира со прочистување на материјалот;

⑤ За време на топењето во вакуумска индукциска печка, може да се користи деоксидација на јаглерод, а производот на деоксигенација е гас, што резултира со висока чистота на легурата;

⑥ Може прецизно да го прилагоди и контролира хемискиот состав;

⑦ Вратените материјали може да се користат.

11. Кои се недостатоците на топењето во вакуумска индукциска печка?

① Опремата е комплексна, скапа и бара голема инвестиција;

② Незгодно одржување, високи трошоци за топење и релативно високи трошоци;

③ Контаминација на метал предизвикана од огноотпорни материјали во садовите за време на процесот на топење;

④ Производната серија е мала, а обемот на работа за инспекција е голем.

12. Кои се главните основни параметри и значења на вакуумските пумпи?

① Екстремен степен на вакуум: Минималната вредност на стабилен притисок (т.е. највисокиот степен на стабилен вакуум) што може да се добие по долг период на празнење кога влезот на вакуум пумпата е запечатен се нарекува максимален степен на вакуум на пумпата.

② Брзина на евакуација: Волуменот на гас извлечен од пумпата по единица време се нарекува брзина на пумпање на вакуум пумпа.

③ Максимален излезен притисок: Максималната вредност на притисокот при кој гасот се испушта од издувниот отвор на вакуум пумпата за време на нормално работење.

④ Предпритисок: Максималната вредност на притисок што треба да се одржува на издувниот отвор на вакуум пумпата за да се обезбеди безбедно работење.

13. Како да изберете разумен систем на вакуумска пумпа?

① Брзината на пумпање на вакуум пумпата одговара на одреден влезен притисок на вакуум пумпата;

② Механичките пумпи, пумпите „Рутс“ и пумпите за зголемување на маслото не можат директно да испуштаат воздух во атмосферата и мора да се потпираат на предната пумпа за да го воспостават и одржат пропишаниот претходен притисок за да работат нормално.

14. Зошто е потребно да се додаваат кондензатори во електричните кола?

Поради големото растојание помеѓу индукциската намотка и металниот материјал на печката, магнетното истекување е многу сериозно, корисниот магнетен флукс е многу низок, а реактивната моќност е висока. Затоа, во капацитивните кола, струјата го предводи напонот. За да се неутрализира влијанието на индуктивноста и да се подобри факторот на моќност, потребно е да се вклучи соодветен број електрични контејнери во колото, така што кондензаторот и индуктивното јадро можат да резонираат паралелно, со што се подобрува факторот на моќност на индукциската намотка.

15. Колку делови се составени од главната опрема на вакуумска индукциска печка?

Топилна комора, комора за истурање, вакуумски систем, систем за напојување.

16. Кои се мерките за одржување на вакуумскиот систем за време на процесот на топење?

① Квалитетот на маслото и нивото на маслото на вакуум пумпата се нормални;

② Екранот за филтрирање е нормално обратен;

③ Запечатувањето на секој изолациски вентил е нормално.

17. Кои се мерките за одржување на системот за напојување за време на процесот на топење?

① Температурата на водата за ладење на кондензаторот е нормална;

② Температурата на маслото во трансформаторот е нормална;

③ Температурата на водата за ладење на кабелот е нормална.

18. Кои се барањата за огноотпорни садови во топење во вакуумска индукциска печка?

① Има висока термичка стабилност за да се избегне пукање предизвикано од брзо ладење и загревање;

② Има висока хемиска стабилност за да се спречи контаминација на садот со огноотпорни материјали;

③ Има доволно висока отпорност на пожар и структурна цврстина на високи температури за да издржи високи температури и удари од материјалот на печката;

④ Огноотпорниот сад треба да има висока густина и мазна работна површина за да се намали површината на контакт помеѓу огноотпорниот сад и металната течност и да се намали степенот на адхезија на металните остатоци на површината на огноотпорниот сад.

⑤ Има високи изолациски својства;

⑥ Мало волуменско собирање за време на процесот на синтерување;

⑦ Има ниска испарливост и добра отпорност на хидратација;

⑧ Материјалот од кој се користи садот испушта мала количина на гас.

⑨ Кројот има изобилство на материјали и ниски цени.

19. Како да се подобрат високите температури на крчмите?

① Намалете ја содржината на CaO и односот CaO/SiO2 во MgO песокот за да ја намалите количината на течна фаза и да ја зголемите температурата на која се создава течната фаза.

② Подобрување на стабилноста на кристалните зрна.

③ За да се постигне добра состојба на рекристализација во синтеруваниот слој, да се намали порозноста, да се намали ширината на границата на зрната и да се формира мозаична структура, формирајќи директна комбинација од цврсти и тврди фази, со што се намалуваат штетните ефекти на течната фаза.

20. Како да се избере соодветна геометриска големина на садот за готвење?

① Дебелината на ѕидот на садот за готвење е генерално од 1/8 до 1/10 од дијаметарот на садот за готвење (формиран);

② Челичната течност сочинува 75% од волуменот на садот;

③ Аголот на R е околу 45°;

④ Дебелината на дното на печката е генерално 1,5 пати поголема од дебелината на ѕидот на печката.

21. Кои се најчесто користените лепила за врзување на садови за готвење?

① Органска материја: декстрин, течност за отпад од пулпа, органска смола, итн.;

② Неоргански супстанции: натриум силикат, саламура, борна киселина, карбонат, глина, итн.

22. Која е функцијата на лепилото (H3BO3) за врзување на садови за готвење?

Борната киселина (H3BO3) може да ја отстрани целата влага со загревање под 300 ℃ под нормални околности и се нарекува борн анхидрид (B2O3).

① На ниски температури, дел од MgO и Al2O3 може да се растворат во течен B2O3 за да формираат серија преодни производи, забрзувајќи ја дифузијата во цврста фаза на MgO · Al2O3 и поттикнувајќи рекристализација, предизвикувајќи формирање на слојот за синтерување на садот на пониски температури, со што се намалува температурата на синтерување.

② Со потпирање на ефектот на топење и врзување на борната киселина на средна температура, полусинтеруваниот слој може да се згусне или да се зголеми јачината на садот пред секундарното синтерување.

③ Во магнезиумов песок што содржи CaO, употребата на врзива може да ја потисне кристалната трансформација на 2CaO · SiO2 под 850 ℃.

23. Кои се различните методи на лиење за огноотпорни садови?

Два начина.

① Префабрикација надвор од печката; По мешањето на суровините (електрично фузиран магнезиум или алуминиум магнезиум шпинел огноотпорни материјали) со одреден сооднос на големината на честичките и изборот на соодветни лепила, тие се формираат во калапот на садот преку процеси на вибрации и изостатски притисок. Телото на садот се суши и се преработува во префабрикуван сад во тунелска печка со висока температура со максимална температура на печење од ≥ 1700 ℃ × 8 часа.

② Директно удирање во печката; Додадете соодветна количина на цврст лепак, како што е борна киселина, со соодветен сооднос на големината на честичките, измешајте рамномерно и користете набивање за да постигнете густо полнење. За време на синтерувањето, се формираат различни микроструктури со различни температури на секој дел.

24. Колку слоеви е формирана структурата за синтерување на садот за печење и какво е влијанието врз квалитетот на садот за печење?

Структурата за синтерување на садот за печење е поделена на три слоја: слој за синтерување, слој за полусинтерување и лабав слој.

Слој за синтерување: За време на процесот на печка, големината на честичките се рекристализира. Освен средната големина на честичките песок на крајот од ниската температура, оригиналниот сооднос воопшто не може да се види и се претставува униформна и фина структура. Границите на зрната се многу тесни, а нечистотиите се прераспределуваат на новите граници на зрната. Синтеруваниот слој е тврда обвивка сместена во највнатрешниот дел од ѕидот на садот, кој директно доаѓа во контакт со стопениот метал и поднесува различни сили, па затоа овој слој е многу важен за садот.

Лабав слој: За време на синтерувањето, температурата во близина на изолациониот слој е ниска, а магнезиумовиот песок не може да се синтерува или врзува од стаклената фаза, останувајќи во целосно лабава состојба. Овој слој се наоѓа на најоддалечениот дел од садот и служи за следниве цели: прво, поради неговата лабава структура и слаба топлинска спроводливост, топлината што се пренесува од внатрешниот ѕид на садот кон надворешноста е намалена, намалувајќи го губитокот на топлина, обезбедувајќи изолација и подобрувајќи ја топлинската ефикасност во садот; Второ, лабавиот слој е исто така заштитен слој. Бидејќи синтеруваниот слој формирал обвивка и доаѓа во директен контакт со течниот метал, тој е склонен кон пукање. Откако ќе напукне, стопениот течен метал ќе се исцеди од пукнатината, додека лабавиот слој е помалку склонен кон пукање поради неговата лабава структура. Металната течност што се исцедува од внатрешниот слој е блокирана од него, обезбедувајќи заштита за сензорскиот прстен; Трето, лабавиот слој е сè уште тампон. Поради фактот што синтеруваниот слој станал тврда обвивка, се јавуваат целокупна волуменска експанзија и контракција кога се загрева и лади. Поради лабавата структура на лабавиот слој, тој игра пуферска улога во промената на волуменот на садот.

Полусинтериран слој (исто така познат како преоден слој): сместен помеѓу синтеруваниот слој и лабавиот слој, поделен на два дела. Во близина на синтеруваниот слој, нечистотиите се топат и се прераспределуваат или се врзуваат со честички од магнезиум песок. Магнезиумскиот песок подлежи на делумна рекристализација, а големите честички песок изгледаат особено густи; Деловите во близина на лабавиот слој се целосно врзани заедно со лепило. Полусинтерираниот слој служи и како синтеруван слој и како лабав слој.

25. Како да се избере систем за обработка на рерна?

① Максимална температура на рерната: Кога дебелината на изолациониот слој на јазлестиот сад е 5-10 mm, за електрично стопена магнезиумова магнезија, синтеруваниот слој сочинува само 13-15% од дебелината на садот кога се пече на 1800 ℃. Кога се пече во рерна од 2000 ℃, тој сочинува 24-27%. Со оглед на високата температура на садот, подобро е да се има повисока температура на рерната, но не е лесно да се достигне превисока. Кога температурата е повисока од 2000 ℃, таа формира структура слична на саќе поради сублимацијата на магнезиум оксид или редукцијата на магнезиум оксид со јаглерод, како и интензивната рекристализација на магнезиум оксидот. Затоа, максималната температура на рерната треба да се контролира под 2000 ℃.

② Брзина на загревање: Во раната фаза на загревање, за ефикасно отстранување на влагата од огноотпорните материјали, треба да се изврши доволно претходно загревање. Општо земено, брзината на загревање треба да биде бавна под 1500 ℃; кога температурата на печката ќе достигне над 1500 ℃, електричниот стопен магнезиумов песок почнува да синтерува. Во овој момент, треба да се користи висока моќност за брзо загревање до очекуваната максимална температура на печката.

③ Време на изолација: Откако температурата на печката ќе ја достигне највисоката температура на печката, изолацијата треба да се изврши на таа температура. Времето на изолација варира во зависност од типот и материјалот на печката, како на пример 15-20 минути за мали електрични огноотпорни магнезиумски садови за топење и 30-40 минути за големи и средни електрични огноотпорни магнезиумски садови за топење.

Затоа, брзината на загревање за време на печењето во рерната и печењето на највисоката температура на печење треба соодветно да се прилагодат.