Что такое вакуумная индукционная плавка?

Вакуумная плавка представляет собой метод плавки металлов и сплавов, осуществляемый в вакууме.  

Эта технология может предотвратить загрязнение редких металлов атмосферой и огнеупорными материалами, а также имеет функцию очистки и очистки. Методом вакуумной плавки можно получать высококачественные металлы и сплавы с низким содержанием газа, небольшим количеством включений и небольшими сегрегациями. Этот метод имеет решающее значение для получения металлических материалов высокой чистоты и качества, особенно подходит для сплавов или металлов, которые трудно плавить и требуют сверхвысокой чистоты. Методы вакуумной плавки включают электронно-лучевую плавку, вакуумную индукционную плавку, плавку в вакуумной дуговой печи и плавку в плазменной печи. Например, при плавке электронным лучом используются высокоэнергетические электронные лучи для бомбардировки расплавленных материалов, которые быстро преобразуют их в тепловую энергию и плавят. Этот метод подходит для плавки сплавов или металлов высокой сложности и сверхвысокой чистоты.

Кроме того, вакуумная плавка также помогает улучшить ударную вязкость, усталостную прочность, коррозионную стойкость, характеристики ползучести при высоких температурах и магнитную проницаемость металлических материалов.

Вакуумная индукционная печьПлавка — это процесс использования электромагнитной индукции для создания вихревых токов в металлических проводниках в условиях вакуума для нагрева материала печи. Он имеет небольшой объем плавильной камеры, короткое время вакуумной откачки и цикл плавки, удобный контроль температуры и давления, возможность вторичной переработки летучих элементов и точный контроль состава сплава. Благодаря вышеуказанным характеристикам в настоящее время он превратился в важное оборудование для производства специальных сплавов, таких как специальная сталь, прецизионные сплавы, электронагревательные сплавы, жаропрочные сплавы и коррозионностойкие сплавы.

1. Что такое вакуум?

В  В закрытом сосуде из-за уменьшения числа молекул газа давление, оказываемое молекулами газа на единицу площади, уменьшается. В это время давление внутри контейнера ниже нормального. Этот тип газового пространства, давление которого ниже нормального, называется вакуумом.

2. Каков принцип работы вакуумной индукционной печи?

Основной метод заключается в применении электромагнитной индукции для создания тока в самой металлической шихте, а затем на сопротивлении самой металлической шихты для преобразования электрической энергии в тепловую согласно закону Джоуля-Ленца, который используется для плавки металлов.

3. Как формируется электромагнитное перемешивание в вакуумной индукционной печи?

Расплавленный металл в тигле генерирует электрическую силу в магнитном поле, создаваемом индукционной катушкой. Из-за скин-эффекта вихревые токи, создаваемые расплавленным металлом, противоположны направлению тока, проходящего через индукционную катушку, что приводит к взаимному отталкиванию; Сила отталкивания расплавленного металла всегда направлена ​​к оси тигля, и расплавленный металл также прижимается к центру тигля; В связи с тем, что индукционная катушка представляет собой короткую катушку с короткими воздействиями на обоих концах, соответствующая электрическая сила на обоих концах индукционной катушки уменьшается, а распределение электрической силы меньше на верхнем и нижнем концах и больше на верхнем и нижнем концах. середина. Под действием этой силы металлическая жидкость сначала движется от середины к оси тигля, а затем течет вверх и вниз к центру. Это явление продолжает циркулировать, образуя яростное движение металлической жидкости. Во время фактической плавки можно устранить явление, когда металлическая жидкость вздувается вверх и переворачивается вверх и вниз в центре тигля, что называется электромагнитным перемешиванием.

4. Какова функция электромагнитного перемешивания?

① Это может ускорить скорость физических и химических реакций в процессе плавки; ② Унифицировать состав жидкого расплавленного металла; ③ Температура расплавленного металла в тигле имеет тенденцию быть постоянной, что приводит к полному завершению реакции во время плавления; ④ Результат перемешивания преодолевает влияние собственного статического давления, выбрасывая растворенные пузырьки глубоко в тигле на поверхность жидкости, облегчая выход газа и уменьшая содержание газовых включений в сплаве. Интенсивное перемешивание усиливает механическую эрозию расплавленного металла на тигель, влияющий на срок его службы; ⑥ Ускорение разложения тугоплавких материалов в тиглях при высоких температурах, что приводит к повторному загрязнению расплавленного сплава.

5. Что такое степень вакуума?

Степень вакуума представляет собой тонкость газа ниже атмосферного давления, обычно выражаемую как давление.

6. Какова скорость утечки?

Скорость утечки обозначает величину увеличения давления в единицу времени после закрытия вакуумного оборудования.

7. Что такое скин-эффект?

Скин-эффектом называют явление неравномерного распределения тока по поперечному сечению проводника (имеется в виду шихта при плавке) при прохождении через него переменного тока. Чем выше поверхностная плотность тока проводника, тем ниже плотность тока по направлению к центру.

8. Что такое электромагнитная индукция?

Переменный ток проходит по проводу и создает вокруг него переменное магнитное поле, а помещение замкнутого провода в изменяющееся магнитное поле создает переменный ток внутри провода. Это явление называется электромагнитной индукцией.

10. Каковы преимущества плавки в вакуумной индукционной печи?

① Отсутствие загрязнения воздуха и шлака, выплавляемый сплав чистый и имеет высокий уровень производительности;

② Вакуумная плавка создает хорошие условия дегазации, что приводит к низкому содержанию газа в расплавленной стали и сплаве;

③ В условиях вакуума металлы нелегко окисляются;

④ Примеси (Pb, Bi и т. д.), вносимые сырьем, могут испаряться в вакууме, что приводит к очистке материала;

⑤ Во время плавки в вакуумной индукционной печи можно использовать раскисление углерода, а продуктом раскисления является газ, что приводит к высокой чистоте сплава;

⑥ Можно точно регулировать и контролировать химический состав;

⑦ Возвращенные материалы можно использовать.

11. Каковы недостатки плавки в вакуумной индукционной печи?

① Оборудование сложное, дорогое и требует больших инвестиций;

② Неудобное обслуживание, высокие затраты на плавку и относительно высокие затраты;

③ Загрязнение металлов огнеупорными материалами в тиглях в процессе плавки;

④ Производственная партия небольшая, а объем проверок большой.

12. Каковы основные основные параметры и значения вакуумных насосов?

① Экстремальная степень вакуума: минимальное стабильное значение давления (т.е. наивысшая стабильная степень вакуума), которое может быть получено после длительного периода опорожнения, когда впускное отверстие вакуумного насоса герметично закрыто, называется максимальной степенью вакуума насоса.

② Скорость вакуумирования: объем газа, извлекаемый насосом в единицу времени, называется скоростью откачки вакуумного насоса.

③ Максимальное давление на выходе: максимальное значение давления, при котором газ выбрасывается из выпускного отверстия вакуумного насоса во время нормальной работы.

④ Предварительное давление: максимальное значение давления, которое необходимо поддерживать на выпускном отверстии вакуумного насоса для обеспечения безопасной работы.

13. Как выбрать подходящую систему вакуумного насоса?

① Скорость откачки вакуумного насоса соответствует определенному давлению на входе вакуумного насоса;

② Механические насосы, насосы Рутса и подкачивающие масляные насосы не могут напрямую выбрасывать воздух в атмосферу и должны полагаться на насос передней ступени для создания и поддержания предписанного предварительного давления для нормальной работы.

14. Почему в электрические цепи необходимо добавлять конденсаторы?

Из-за большого расстояния между индукционной катушкой и металлическим материалом печи утечка магнитного поля очень серьезна, полезный магнитный поток очень мал, а реактивная мощность высока. Поэтому в емкостных цепях ток опережает напряжение. Чтобы компенсировать влияние индуктивности и улучшить коэффициент мощности, необходимо включить в цепь соответствующее количество электрических контейнеров, чтобы конденсатор и катушка индуктивности могли резонировать параллельно, тем самым улучшая коэффициент мощности индукционной катушки.

15. Из каких частей состоит основное оборудование вакуумной индукционной печи?

Плавильная камера, разливочная камера, вакуумная система, система электропитания.

16. Каковы меры по техническому обслуживанию вакуумной системы в процессе плавки?

① Качество масла и уровень масла в вакуумном насосе в норме;

② Сетка фильтра обычно переворачивается;

③ Уплотнение каждого запорного клапана нормальное.

17. Каковы меры по техническому обслуживанию системы электроснабжения в процессе плавки?

① Температура охлаждающей воды конденсатора нормальная;

② Температура трансформаторного масла в норме;

③ Температура охлаждающей воды кабеля в норме.

18. Какие требования предъявляются к тиглям при вакуумной индукционной плавке?

① Обладает высокой термической стабильностью, что позволяет избежать растрескивания, вызванного быстрым охлаждением и нагревом;

② Обладает высокой химической стабильностью для предотвращения загрязнения тигля огнеупорными материалами;

③ Обладать достаточно высокой огнестойкостью и высокотемпературной структурной прочностью, чтобы выдерживать высокие температуры и воздействия материалов печи;

④ Тигель должен иметь высокую плотность и гладкую рабочую поверхность для уменьшения площади контакта тигля с металлической жидкостью, а также для снижения степени прилипания остатков металла к поверхности тигля.

⑤ Имеет высокие изоляционные свойства;

⑥ Небольшая объемная усадка в процессе спекания;

⑦ Обладает низкой летучестью и хорошей устойчивостью к гидратации;

⑧ Материал тигля выделяет небольшое количество газа.

⑨ Тигель имеет обильные ресурсы материалов и низкие цены.

19. Как улучшить высокотемпературные характеристики тиглей?

① Уменьшите содержание CaO и соотношение CaO/SiO2 в песке MgO, чтобы уменьшить количество жидкой фазы и повысить температуру, при которой образуется жидкая фаза.

② Повышение стабильности кристаллических зерен.

③ Достичь хорошего состояния рекристаллизации в спеченном слое, уменьшить пористость, уменьшить ширину границ зерен и сформировать мозаичную структуру, образуя прямую комбинацию твердой и твердой фаз, тем самым уменьшая вредное воздействие жидкой фазы.

20. Как выбрать тигель подходящего геометрического размера?

① Толщина стенки тигля обычно составляет от 1/8 до 1/10 диаметра тигля (сформированного);

② Стальная жидкость составляет 75% объема тигля;

③ Угол R составляет около 45°;

④ Толщина дна печи обычно в 1,5 раза превышает толщину стенки печи.

21. Какие клеи обычно используют для завязывания тиглей?

① Органические вещества: декстрин, жидкие отходы целлюлозы, органическая смола и т. д.;

② Неорганические вещества: силикат натрия, рассол, борная кислота, карбонат, глина и т. д.

22. Какую функцию выполняет клей (Н3ВО3) для скрепления тиглей?

Борная кислота (H3BO3) при нормальных обстоятельствах способна удалить всю влагу при нагревании ниже 300 ℃ и называется бороновым ангидридом (B2O3).

① При низких температурах некоторые MgO и Al2O3 могут растворяться в жидком B2O3 с образованием ряда продуктов перехода, ускоряя твердофазную диффузию MgO · Al2O3 и способствуя рекристаллизации, в результате чего слой спекания тигля формируется при более низких температурах, тем самым уменьшая температура спекания.

② Опираясь на эффект плавления и связывания борной кислоты при средней температуре, можно утолщать полуспеченный слой или повышать прочность тигля перед вторичным спеканием.

③ В магнезиальном песке, содержащем CaO, использование связующих может подавить кристаллическую трансформацию 2CaO · SiO2 при температуре ниже 850 ℃.

23. Какие существуют способы формования тиглей?

Два пути.

① Предварительное изготовление вне печи; После смешивания сырья (электроплавленого магния или алюминиево-магниевых шпинельных огнеупорных материалов) с определенным соотношением размеров частиц и подбора подходящих клеев они формируются в тигельной форме посредством процессов вибрации и изостатического давления. Корпус тигля сушат и перерабатывают в сборный тигель в высокотемпературной туннельной печи с максимальной температурой обжига ≥ 1700 ℃ × 8 часов.

② Прямой удар внутри печи; Добавьте необходимое количество твердого клея, например борной кислоты, к соответствующему соотношению размеров частиц, равномерно перемешайте и трамбуйте для достижения плотного заполнения. Во время спекания за счет разной температуры каждой детали образуются различные микроструктуры.

24. Из скольких слоев образуется спекающая структура тигля и как это влияет на качество тигля?

Структура спекания тигля разделена на три слоя: слой спекания, полуспекающийся слой и рыхлый слой.

Слой спекания: во время процесса в печи размер частиц подвергается рекристаллизации. За исключением среднего размера частиц песка в области низких температур, первоначальную пропорцию вообще невозможно увидеть, и получается однородная и мелкая структура. Границы зерен очень узкие, и примеси перераспределяются по новым границам зерен. Спеченный слой представляет собой твердую оболочку, расположенную в самой внутренней части стенки тигля, которая непосредственно контактирует с расплавленным металлом и воспринимает различные силы, поэтому этот слой очень важен для тигля.

Рыхлый слой: во время спекания температура вблизи изоляционного слоя низкая, и магниевый песок не может спекаться или скрепляться стеклофазой, оставаясь в полностью рыхлом состоянии. Этот слой расположен в самой внешней части тигля и служит следующим целям: во-первых, благодаря его рыхлой структуре и плохой теплопроводности снижается тепло, передаваемое от внутренней стенки тигля наружу, уменьшая теплопотери, обеспечивая изоляция и повышение термического КПД внутри тигля; Во-вторых, рыхлый слой является еще и защитным слоем. Поскольку спеченный слой образовал оболочку и вступает в непосредственный контакт с жидким металлом, он склонен к растрескиванию. При растрескивании расплавленный жидкий металл будет вытекать из трещины, а рыхлый слой менее склонен к растрескиванию из-за своей рыхлой структуры. Металлическая жидкость, просачивающаяся из внутреннего слоя, блокируется им, обеспечивая защиту чувствительного кольца; В-третьих, рыхлый слой по-прежнему является буфером. В связи с тем, что спеченный слой превратился в твердую оболочку, при нагревании и охлаждении происходит общее объемное расширение и сжатие. Благодаря рыхлой структуре рыхлого слоя он играет буферную роль при изменении объема тигля.

Полуспеченный слой (также известный как переходный слой): расположен между спеченным слоем и рыхлым слоем, разделен на две части. Вблизи спеченного слоя примеси плавятся и перераспределяются или связываются с частицами магниевого песка. Магниевый песок подвергается частичной рекристаллизации, и крупные частицы песка кажутся особенно плотными; Детали вблизи рыхлого слоя полностью скрепляются между собой клеем. Полуспеченный слой служит как спеченным слоем, так и рыхлым слоем.

25. Как выбрать технологическую систему печи?

① Максимальная температура печи: когда толщина изоляционного слоя завязанного тигля составляет 5-10 мм, для электроплавленной магнезии спеченный слой составляет только 13-15% толщины тигля при обжиге при 1800 ℃. При запекании в духовке при температуре 2000 ℃ она составляет 24-27%. Учитывая жаропрочность тигля, лучше иметь более высокую температуру в печи, но слишком высокую температуру нелегко получить. При температуре выше 2000 ℃ он образует сотовую структуру из-за сублимации оксида магния или восстановления оксида магния углеродом, а также интенсивной рекристаллизации оксида магния. Поэтому максимальная температура духовки должна контролироваться ниже 2000 ℃.

② Скорость нагрева: на ранней стадии нагрева, чтобы эффективно удалить влагу из огнеупорных материалов, необходимо провести достаточный предварительный нагрев. Как правило, скорость нагрева должна быть низкой, ниже 1500 ℃; Когда температура печи превышает 1500 ℃, электроплавленый магнезиальный песок начинает спекаться. В это время следует использовать большую мощность для быстрого нагрева духовки до ожидаемой максимальной температуры.

③ Время изоляции: после того, как температура печи достигнет максимальной температуры, изоляцию необходимо выполнить при этой температуре. Время изоляции варьируется в зависимости от типа печи и материала, например, 15-20 минут для небольших электроплавочных магниевых тиглей и 30-40 минут для больших и средних электроплавочных магниевых тиглей.

Поэтому скорость нагрева в духовке и выпечку при самой высокой температуре следует соответствующим образом регулировать.

• Год создания
  --
• тип бизнеса
  --
• Страна / регион
  --
• Основная промышленность
  --
• Основные продукты
  --
• Предприятие юридическое лицо
  --
• Общие сотрудники
  --
• Годовое выпускное значение
  --
• Экспортный рынок
  --
• Сотрудничает клиентов
  --