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        真空感應熔煉爐
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        航空航天材料背后的功臣:真空感應熔煉爐

        2020-06-22 09:41:40

        當前,世界上許多國家,特別是發達國家,為了開展空間技術、占領空間范疇、加 快實現國防現代化、加強國防力量,不惜斥巨資,爭先恐后地競相開發和制作先進的航 空、航 天、帆海設備,如:宇宙飛船、國際空間站、人造衛星、核潛艇、噴氣式長途轟炸機、原子能、火箭、導彈等設備。

        可是,這些尖 端設備對制作它的資料性能要求十分嚴格,對所用的鋼材、合金、毛坯提出高 純 度、高均勻性、耐高溫、耐高壓、抗沖擊、抗 疲 勞等一系列特別嚴格要求,尤其是對資料性能的穩定性、一致性和牢靠性要求十分高。

        可是,滿意這些要求,已非眾所周知的一般鍛煉設備所能完成的。為此,冶金工作者們,為了進步和改善宇航設備上的特別鋼和合金的質量和純度,長期進行研討和討論新的熔煉設備和工藝。

        通過大量的體系的理論和實踐研討,以及從熱力學和動力學等方面研討和討論冶金過程中的物理化學反響機理,得出的重要結論是:可以滿意上述要求的工藝便是在真空室內進行宇航資料的鍛煉。

        這是因為:(1)在真空狀態下,可以避免被熔煉金屬及合金同非金屬攙雜物資生化學反響;(2)在真空狀態下,可以鏟除液態熔融金屬中的有害的可溶解氣體和污染物,以進步被熔金屬的純度。

        就目前國內外工業水平來看,可以圓 滿 完成鍛煉上述資料的設備首要有以下3種,這便是:真空感應熔煉爐、真空自耗電弧爐和電渣重熔爐。即:欲快速開展航天航空工業,必須大力開發這3種高檔鍛煉設備及其新工藝。

        1真空感應熔煉爐(VIM)

        世界上第 一臺真空感應爐是于1917年在德國誕生的,用于熔煉飛機和火箭發動機的引擎。真空感應熔煉爐是真空冶金范疇中應用蕞廣的設備之一。

        事實證明,宇航、導 彈、火箭、原子能設備和電子工業所需求的合金和特別鋼,占有適當比例的產品是選用真空感應熔煉爐出產出來的。

        例如,鎳基、鈷基、鐵基高溫合金選用真空感應熔煉爐工藝熔煉時,其熱加工性能和機械性能明顯進步。像不銹鋼、耐熱鋼、超 高 強度鋼、工具鋼、軸承鋼,以及磁性資料、彈性合金、膨脹合金等簡直均選用真空感應熔煉爐來熔煉,以確保資料性能和質量。

        此外,跟著二次重熔工藝的開展,真空感應熔煉爐的另一用處是為真空自耗電弧爐或電渣重熔爐供給高質量的自耗電及,以及出產母合金供精細鑄造用。

        眾所周知,真空感應熔煉爐工藝,對金屬的熔化、精粹和合金化的整個過程,均是在真空狀態下進行的,因而避免了相同氣相的相互效果而污染。其次,在真空條件下,碳具有很強的脫氧才能,其脫氧產品CO不斷被抽至體系之外,克服了選用金屬脫氧劑脫氧的污染問題。

        真空感應熔煉爐工藝可精 確地操控合金的化學成分,關于含有和氧、氮親和力強的 活 性元素Al、Ti、B、Zr等,可操控在很少的范圍內對低熔點易揮發的金屬雜質,如Pb、Bi、Sn、Sb等能蒸發去除,這對進步資料性能起到重要效果。強烈的感應拌和效果,能加 快其反響速度,這關于熔池溫度均勻、化學成分均勻等方面很有 效果。

        真空感應熔煉工藝能得到迅速開展,和航 空 航 天工業所需高溫合金資料有密切關系,如宇航、導 彈、火箭、原子能等設備所需的高溫合金。在未選用真空熔煉辦法出產的高溫合金,其蕞高工作溫度一般只要750~810℃;而選用真空熔煉辦法出產的高溫合金,其蕞高工作溫度可到達980~1090℃的水平。這首要是因為選用真空感應熔煉爐熔煉的鎳基、鐵基、鈷基高溫合金時,降低了空隙元素O2、N2、H2,能徹 底鏟除非金屬攙雜物,以及去除低熔點有害金屬雜質,如Pb、Bi、Sb、Cu、Sn、Te等。

        真空感應熔煉爐的設備首要由爐殼、感應器、坩堝、傾爐機構、錠模機構、供電設備,以及水冷體系等組成。爐殼上附設有調查、測溫、加料、取樣、搗料等設備。爐體外配備有真空體系、供電體系和操控體系等。真空感應熔煉爐有間歇式和半接連式兩種,可做成立式或臥式。

        真空感應熔煉爐在結構設計上需考慮的重要問題是避免真空放電,為此,關于爐殼內的所有帶電體都需求通過絕緣處理,而且感應器在結構上應沒有尖角、毛刺和銳棱。

        綜上所述,真空感應熔煉爐具有以下特色:(1)在真空狀態下,可以熔煉一些寶貴的活潑金屬,如鈦合金等;(2)在真空狀態下,可以杜絕被熔煉金屬和合金,同非金屬攙雜物資生化學反響。(3)在真空狀態下,可以鏟除液態熔融金屬中的有害可溶解氣體和污染物。

        從產品應用上看,首要用于出產宇航、導 彈、火箭、原子能和電子工業所需的高溫合金、超 高 強度鋼、不銹鋼,以及其他特別用處的合金。

        真空感應熔煉爐


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