Шта је вакуумско индукционо топљење?

Вакуумско топљење је техника топљења метала и легура која се изводи у вакуумском окружењу.

Ова технологија може спречити контаминацију ретких метала атмосфером и ватросталним материјалима, и има функцију пречишћавања и пречишћавања. Вакуумским топљењем могу се добити висококвалитетни метали и легуре са ниским садржајем гаса, мало инклузија и малом сегрегацијом. Ова метода је кључна за добијање висококвалитетних металних материјала високе чистоће, посебно погодна за легуре или метале који се тешко топе и захтевају ултра високу чистоћу. Методе вакуумског топљења укључују топљење електронским снопом, вакуумско индукционо топљење, топљење у вакуумској лучној пећи и топљење у плазма пећи. На пример, топљење електронским снопом користи високоенергетске електронске снопове за бомбардовање растопљених материјала, брзо их претварајући у топлотну енергију и топећи их. Ова метода је погодна за топљење легура или метала високе тежине и ултра високе чистоће.

Поред тога, вакуумско топљење такође помаже у побољшању жилавости, чврстоће на замор, отпорности на корозију, перформанси пузања на високим температурама и магнетне пропустљивости металних материјала.

Топљење у вакуумској индукционој пећи је процес коришћења електромагнетне индукције за генерисање вртложних струја у металним проводницима под вакуумом ради загревања материјала пећи. Карактеристике су мала запремина коморе за топљење, кратко време вакуумског пумпања и циклус топљења, погодна контрола температуре и притиска, могућност рециклирања испарљивих елемената и прецизна контрола састава легуре. Због горе наведених карактеристика, сада се развило у важну опрему за производњу специјалних легура као што су специјални челик, прецизне легуре, легуре за електрично загревање, легуре за високе температуре и легуре отпорне на корозију.

1. Шта је вакуум?

У затвореној посуди, због смањења броја молекула гаса, притисак који молекули гаса врше на јединицу површине се смањује. У овом тренутку, притисак унутар посуде је нижи од нормалног притиска. Ова врста гасовитог простора који је нижи од нормалног притиска назива се вакуум.

2. Који је принцип рада вакуумске индукционе пећи?

Главна метода је примена електромагнетне индукције за генерисање струје у самом металном набоју, а затим ослањање на отпор самог металног набоја за претварање електричне енергије у топлотну енергију према Џулу-Ленцовом закону, који се користи за топљење метала.

3. Како се електромагнетно мешање формира у вакуумској индукционој пећи?

Растопљени метал у лонцу генерише електричну силу у магнетном пољу које генерише индукциони калем. Због скин ефекта, вртложне струје које генерише растопљени метал су супротне од смера струје која пролази кроз индукциони калем, што резултира међусобним одбијањем; Одбојна сила на растопљени метал увек је усмерена ка оси лонца, а растопљени метал је такође потиснут ка центру лонца; Због чињенице да је индукциони калем кратки калем са кратким ефектима на оба краја, одговарајућа електрична сила на оба краја индукционог калема се смањује, а расподела електричне силе је мања на горњем и доњем крају, а већа у средини. Под утицајем ове силе, метална течност се прво креће од средине ка оси лонца, а затим тече нагоре и надоле ка центру. Ова појава наставља да кружи, стварајући снажно кретање металне течности. Током стварног топљења, појава испупчења металне течности нагоре и превртања нагоре и надоле у ​​центру лонца може се елиминисати, што се назива електромагнетно мешање.

4. Која је функција електромагнетног мешања?

① Може убрзати брзину физичких и хемијских реакција током процеса топљења; ② Уједначити састав течности растопљеног метала; ③ Температура растопљеног метала у лончићу тежи да буде конзистентна, што резултира потпуним завршетком реакције током топљења; ④ Резултат мешања превазилази ефекат сопственог статичког притиска, пребацујући растворене мехуриће дубоко у лончићу на површину течности, олакшавајући испуштање гаса и смањујући садржај гасних укључивања у легури. Интензивно мешање појачава механичку ерозију растопљеног метала на лончићу, утичући на његов век трајања; ⑥ Убрзати разградњу ватросталних материјала у лончићима на високим температурама, што доводи до поновне контаминације растопљене легуре.

5. Шта је степен вакуума?

Степен вакуума представља разређеност гаса испод једног атмосферског притиска, обично израженог као притисак.

6. Колика је стопа цурења?

Брзина цурења односи се на количину повећања притиска по јединици времена након што је вакуумска опрема затворена.

7. Шта је ефекат коже?

Скин ефекат се односи на феномен неравномерне расподеле струје на попречном пресеку проводника (односи се на упаривање пећи у топионици) када кроз њега пролази наизменична струја. Што је већа површинска густина струје проводника, то је густина струје мања према центру.

8. Шта је електромагнетна индукција?

Наизменична струја пролази кроз жицу и генерише наизменично магнетно поље око ње, док постављање затворене жице у променљиво магнетно поље генерише наизменичну струју унутар жице. Ова појава се назива електромагнетна индукција.

10. Које су предности топљења у вакуумској индукционој пећи?

① Нема загађења ваздуха и шљаке, растопљена легура је чиста и има висок ниво перформанси;

② Вакуумско топљење ствара добре услове за дегазацију, што резултира ниским садржајем гаса у растопљеном челику и легури;

③ У условима вакуума, метали се не оксидују лако;

④ Нечистоће (Pb, Bi, итд.) које уносе сировине могу испарити у вакуумском стању, што резултира пречишћавањем материјала;

⑤ Током топљења у вакуумској индукционој пећи, може се користити деоксидација угљеника, а производ деоксигенације је гас, што резултира високом чистоћом легуре;

⑥ Може прецизно подесити и контролисати хемијски састав;

⑦ Враћени материјали се могу користити.

11. Који су недостаци топљења у вакуумској индукционој пећи?

① Опрема је сложена, скупа и захтева велика улагања;

② Незгодно одржавање, високи трошкови топљења и релативно високи трошкови;

③ Контаминација метала изазвана ватросталним материјалима у лончићима током процеса топљења;

④ Производна серија је мала, а обим посла инспекције је велики.

12. Који су главни основни параметри и значења вакуум пумпи?

① Екстремни степен вакуума: Минимална стабилна вредност притиска (тј. највиши стабилни степен вакуума) која се може постићи након дужег периода пражњења када је улаз вакуум пумпе затворен назива се максимални степен вакуума пумпе.

② Брзина евакуације: Запремина гаса коју пумпа екстрахује по јединици времена назива се брзина пумпања вакуум пумпе.

③ Максимални излазни притисак: Максимална вредност притиска при којој се гас испушта из издувног отвора вакуум пумпе током нормалног рада.

④ Предпритисак: Максимална вредност притиска коју је потребно одржавати на издувном отвору вакуум пумпе како би се осигурао безбедан рад.

13. Како одабрати разуман систем вакуум пумпе?

① Брзина пумпања вакуум пумпе одговара одређеном улазном притиску вакуум пумпе;

② Механичке пумпе, Рутсове пумпе и пумпе за појачавање уља не могу директно испуштати у атмосферу и морају се ослањати на предњу пумпу да би успоставиле и одржавале прописани претпритисак како би нормално радиле.

14. Зашто је потребно додавати кондензаторе у електрична кола?

Због великог растојања између индукционог калема и металног материјала пећи, магнетно цурење је веома озбиљно, корисни магнетни флукс је веома низак, а реактивна снага је висока. Стога, у капацитивним колима, струја води напону. Да би се надокнадио утицај индуктивности и побољшао фактор снаге, потребно је у коло уградити одговарајући број електричних контејнера, тако да кондензатор и индуктор могу резоновати паралелно, чиме се побољшава фактор снаге индукционог калема.

15. Колико делова чини главну опрему вакуумске индукционе пећи?

Комора за топљење, комора за ливење, вакуумски систем, систем напајања.

16. Које су мере одржавања вакуумског система током процеса топљења?

① Квалитет и ниво уља вакуум пумпе су нормални;

② Филтерска мрежа је нормално обрнута;

③ Заптивање сваког изолационог вентила је нормално.

17. Које су мере одржавања система напајања током процеса топљења?

① Температура расхладне воде кондензатора је нормална;

② Температура трансформаторског уља је нормална;

③ Температура воде за хлађење кабла је нормална.

18. Који су захтеви за лончиће у вакуумској индукционој пећи за топљење?

① Има високу термичку стабилност како би се избегло пуцање изазване брзим хлађењем и загревањем;

② Има високу хемијску стабилност како би се спречила контаминација лончића ватросталним материјалима;

③ Довољно висока отпорност на ватру и структурна чврстоћа на високим температурама да би издржала високе температуре и ударце материјала пећи;

④ Лончић треба да има високу густину и глатку радну површину како би се смањила површина контакта између лонца и металне течности и смањио степен адхезије остатака метала на површини лонца.

⑤ Има висока изолациона својства;

⑥ Мало скупљање запремине током процеса синтеровања;

⑦ Има ниску испарљивост и добру отпорност на хидратацију;

⑧ Материјал лончића ослобађа малу количину гаса.

⑨ Лончић има обилне ресурсе материјала и ниске цене.

19. Како побољшати перформансе лончића на високим температурама?

① Смањите садржај CaO и однос CaO/SiO2 у MgO песку да бисте смањили количину течне фазе и повећали температуру на којој се течна фаза ствара.

② Побољшати стабилност кристалних зрна.

③ Да би се постигло добро стање рекристализације у синтерованом слоју, смањила порозност, смањила ширина граница зрна и формирала мозаична структура, формирајући директну комбинацију чврсте и чврсте фазе, чиме се смањују штетни ефекти течне фазе.

20. Како одабрати одговарајућу геометријску величину лончића?

① Дебљина зида лончића је генерално од 1/8 до 1/10 пречника лончића (формираног);

② Течни челик чини 75% запремине лончића;

③ Угао R је око 45°;

④ Дебљина дна пећи је генерално 1,5 пута већа од дебљине зида пећи.

21. Који су најчешће коришћени лепкови за везивање чворова у лончићима?

① Органска материја: декстрин, течни отпад пулпе, органска смола итд.;

② Неорганске супстанце: натријум силикат, слани раствор, борна киселина, карбонат, глина итд.

22. Која је функција лепка (H3BO3) за везивање чворова у лончићима?

Борна киселина (H3BO3) може уклонити сву влагу загревањем испод 300 ℃ под нормалним околностима и назива се борни анхидрид (B2O3).

① На ниским температурама, део MgO и Al2O3 може се растворити у течном B2O3 и формирати низ прелазних производа, убрзавајући дифузију MgO · Al2O3 у чврстој фази и подстичући рекристализацију, узрокујући формирање слоја за синтеровање лончића на нижим температурама, чиме се смањује температура синтеровања.

② Ослањајући се на ефекат топљења и везивања борне киселине на средњој температури, полусинтеровани слој се може згуснути или се може повећати чврстоћа лончића пре секундарног синтеровања.

③ У магнезијумском песку који садржи CaO, употреба везива може сузбити кристалну трансформацију 2CaO · SiO2 испод 850 ℃.

23. Које су различите методе обликовања лончића?

Два начина.

① Префабрикација ван пећи; Након мешања сировина (електрично топљених ватросталних материјала од магнезијума или алуминијум-магнезијум спинела) са одређеним односом величине честица и одабира одговарајућих лепкова, оне се формирају у калупу за лончић вибрацијама и изостатичким притиском. Тело лончића се суши и обрађује у префабриковани лончић у тунелској пећи на високој температури са максималном температуром печења од ≥ 1700 ℃ × 8 сати.

② Директно ударање унутар пећи; Додати одговарајућу количину чврстог лепка, као што је борна киселина, у одговарајући однос величине честица, равномерно промешати и користити набијање да би се постигло густо пуњење. Током синтеровања, различите микроструктуре се формирају различитим температурама сваког дела.

24. Колико слојева је формирана структура синтеровања лончића и какав је утицај на квалитет лончића?

Структура синтеровања лончића је подељена на три слоја: слој за синтеровање, полу-синтеровање и растресити слој.

Синтеровање слоја: Током процеса пећи, величина честица се рекристализује. Осим средње величине честица песка на крају ниске температуре, оригинални удео се уопште не види, и присутна је уједначена и фина структура. Границе зрна су веома уске, а нечистоће се прерасподељују на новим границама зрна. Синтеровано слој је тврда љуска која се налази на најдубљем делу зида лончића, која директно додирује растопљени метал и подноси различите силе, тако да је овај слој веома важан за лончић.

Распршени слој: Током синтеровања, температура у близини изолационог слоја је ниска, и магнезијумов песак не може бити синтерован или везан стакленом фазом, остајући у потпуно растреситом стању. Овај слој се налази на крајњем спољашњем делу лонца и служи следећим сврхама: прво, због своје растресите структуре и лоше топлотне проводљивости, топлота која се преноси са унутрашњег зида лонца на спољашњост је смањена, смањујући губитак топлоте, обезбеђујући изолацију и побољшавајући термичку ефикасност унутар лонца; Друго, растресити слој је такође заштитни слој. Пошто је синтеровани слој формирао љуску и долази у директан контакт са течним металом, склон је пуцању. Када пукне, растопљени течни метал ће цурити из пукотине, док је растресити слој мање склон пуцању због своје растресите структуре. Метална течност која цури из унутрашњег слоја је блокирана њиме, пружајући заштиту за сензорски прстен; Треће, растресити слој је и даље тампон. Због чињенице да је синтеровани слој постао тврда љуска, долази до укупног ширења и скупљања запремине када се загрева и хлади. Због растресите структуре растреситог слоја, он игра улогу пуфера у промени запремине лончића.

Полусинтеровани слој (такође познат као прелазни слој): налази се између синтерованог слоја и растреситог слоја, подељен на два дела. У близини синтерованог слоја, нечистоће се топе и прерасподељују или везују са честицама магнезијумског песка. Магнезијумски песак подлеже делимичној рекристализацији, а велике честице песка делују посебно густо; Делови у близини растреситог слоја су потпуно спојени лепком. Полусинтеровани слој служи и као синтеровани и као растресити слој.

25. Како одабрати систем процеса пећи?

① Максимална температура пећи: Када је дебљина изолационог слоја чворовастог лонца 5-10 мм, код електрично топљеног магнезијума, синтеровани слој чини само 13-15% дебљине лонца при печењу на 1800 ℃. Када се пече у пећи на 2000 ℃, чини 24-27%. Узимајући у обзир отпорност лонца на високе температуре, боље је имати вишу температуру пећи, али није лако доћи до превисоке температуре. Када је температура виша од 2000 ℃, формира се структура слична саћу због сублимације магнезијум оксида или редукције магнезијум оксида угљеником, као и интензивне рекристализације магнезијум оксида. Стога, максимална температура пећи треба да се контролише испод 2000 ℃.

② Брзина загревања: У раној фази загревања, како би се ефикасно уклонила влага из ватросталних материјала, треба извршити довољно претходно загревање. Генерално, брзина загревања треба да буде спора испод 1500 ℃; Када температура пећи достигне изнад 1500 ℃, електрично топљени магнезијумски песак почиње да се синтерује. У овом тренутку, треба користити велику снагу да би се брзо загрејало до очекиване максималне температуре пећи.

③ Време изолације: Након што температура пећи достигне највишу температуру пећи, изолацију је потребно извршити на тој температури. Време изолације варира у зависности од типа пећи и материјала, као што је 15-20 минута за мале електричне лонце за топљење магнезијума и 30-40 минута за велике и средње електричне лонце за топљење магнезијума.

Стога, брзину загревања током пећнице и печење на највишој температури треба сходно томе прилагодити.