真空感应炉熔炼工艺
几种熔炼炉对比
1. 镍基合金熔炼工艺国内外镍基高温合金、镍基耐蚀合金、精密合金的熔炼设备主要有真空感应炉、真空自耗炉、电渣炉、电子束炉和等离子电弧炉等。
1）真空感应炉（VIM）真空感应熔炼是一种成熟的真空熔炼方法，是镍基高温合金、耐蚀合金等的重要生产工艺，特别是对于含有铝、钛等活泼元素较多的合金，必须采用真空感应熔炼。
VIM可提供对化学成分最大程度的控制，防止了溶液与大气中氢、氧、氮的接触。
真空下反应的进行和完成比在大气下要快。
除了使溶液均匀外，感应搅拌能持续将反应物带到熔体和真空界面，从而使精炼反应顺利进行。
气体夹杂和痕量元素的蒸发能改善大多数高温合金的力学性能。
VIM缺点在于大多数最终产品都必须进行重熔，主要是为了减少偏析和控制凝固组织以及耐火材料的侵蚀，采用CaO耐火材料坩埚、电磁搅拌、陶瓷过滤等技术均可以有效提高合金的纯净度。
新建3座12 tVIM，熔炼周期14 h/炉，平均每炉产量12 t，年产能18000 t，可满足规划生产真空感应炉锭17685.8 t/a的要求。
2）电渣重熔炉（ESR）电渣冶金是目前生产高品质材料的重要方法，具有纯度高、含硫量低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、结晶均匀致密、金相组织和化学成分均匀的优点，广泛应用于航天航空、军工、能源、船舶、电子、石化、重型机械和交通等国民经济的重要领域。
电渣重熔的目的是通过将化学精炼和控制凝固结合起来生产高质量铸锭。
电渣重熔过程中，金属材料能够被熔渣有效地精炼，合金中的非金属夹杂物、气体和硫含量显著减少，合金的纯净度提高，因而合金的力学性能得到改善。
电渣熔炼过程中，始终有液态渣的保护，使金属不与空气接触，合金元素烧损低，成分容易控制；避免了熔炼过程中耐火材料的污染；铸锭组织致密，缩孔较小，没有疏松及皮下气泡等缺陷，提高了材料的塑性；设备简单，易于操作。
然而ESR也存在许多不足之处，如熔炼和凝固速率偏低、熔渣吸收气体、活泼元素不易控制以及电极重熔过程经受高温氧化等。
真空感应炉设备及冶炼工艺探讨
技术改造真空感应炉设备及冶炼工艺探讨龚玉哲 程兴达 关腾飞（凯美龙精密铜板带（河南）有限公司，河南 新乡 453000）摘 要：本次研究当中主要介绍了真空感应炉设备的主要构成以及开展冶炼时涉及到的一些具体的工艺程序。
希望可以为具体的冶炼工作开展和相关技术应用奠定理论方面的基础。
关键词：真空感应炉；设备；冶炼工艺在真空冶炼当中，所需要的必要设备之一就是真空冶炼炉。
了解真空冶炼炉设备的基本构成和涉及到的冶炼工艺，可以帮助我们在实际冶炼当中找到更优的冶炼方法，最大限度提高冶炼效率。
1.真空感应炉设备主要构成不管是无削成形还是有削成形，哪一种冶炼产品工艺都会出现真空烧结相关问题。
所谓烧结，指的就是需要把希望烧制成的坯块烧成热锻时所需要使用到的预成型件。
而且还必须要确保所得到的延性结构、可锻性都比较好。
这样才可以减少在热锻当中制品出现不必要的缺陷。
真空冶炼炉是冶炼高温材料、精密合金、电磁和高温材料的主要设备[1]。
可以分为半连续和间断式两种类型。
若容量低于150kg，一般会选择间断式；若容量处于150kg到300kg之间，这两种炉子类型都会使用；超过500kg的都选择使用半连续式。
在国外会经常使用到一些5吨到7吨左右的大型真空冶炼炉。
国内常用的还是一些规模比较小的真空感应炉，现在随着各项技术的不断发展也正在积极朝着大型方向发展。
但仍然面临着一个关键问题，即怎样获得真空。
真空感应炉当中所设定的温度大约为2000度。
此种温度下想要达到10Torr甚至更高的空间度都是存在着较大困难的。
而用户在实际生产活动开展当中是很希望能够得到更高的真空度。
真空感应炉包含炉体、真空泵系统、电源等几种关键的部分，炉体部分主要是完成冶炼的空间[2]。
主体部分有翻炉机构、取样装置、加料装置、坩埚、真空壳室体等。
真空系统则包含有真空阀、真空泵等，主要是在冶炼当中提供必须要的真空条件。
在处于相对封闭的真空室当中，坩埚密封在其中，其热源主要来自于电磁感应所产生的涡流电源。
真空感应炉冶炼原理及工艺
2.3 罗茨泵
罗茨真空泵（简称罗茨泵）是一种旋转式变容真空泵。根据罗茨真空泵工作范围的 不同，又分为直排大气的低真空罗茨泵、中真空罗茨泵（又称机械增压泵）和高真空多 级罗茨泵。
图 5 罗茨真空泵结构示意图
4
罗茨泵的结构如图 5 所示。在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一 对平行轴上，由传动比为 1 的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间， 转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行。由于罗茨泵是一种无 内压缩的真空泵，通常压缩比很低，故高、中真空泵需要前级泵。罗茨泵的极限真空除 取决于泵本身结构和制造精度外，还取决于前级泵的极限真空。为了提高泵的极限真空 度，可将罗茨泵串联使用。 实际设备中往往用多个泵的串联来组成真空泵组，获得真空室中符合要求的真空 度。
3.1 感应加热原理
感应熔炼是除电弧炉以外较重要的一种电炉熔炼方法。与电弧炉相比，其特点有： （1）电磁感应加热。由于加热方式不同，感应炉没有电弧加热所必须的石墨电极， 从而杜绝了电极增碳的可能，因而可以熔炼电弧炉很难熔炼的含碳量极低的钢和合金。 （2）熔池中存在一定强度的电磁搅拌，可促进钢水成分和温度均匀，钢中夹杂合 并、长大和上浮。 （3）熔池比表面积小。优点是熔炼过程中容易控制气氛，无电弧及电弧下高温区， 合金元素烧损少、吸气少，所以有利于成分控制、气体含量低和缩短熔炼时间；缺点是 渣钢界面面积小，再加上熔渣不能被感应加热，渣温低，流动性差，反应力低，不利于 渣钢界面冶金反应的进行，特别是脱硫、脱磷等，因而对原材料要求较为严格。 （4）烟尘少对环境污染小。熔炼过程中基本无火焰，也无燃烧产物。 感应加热原理主要依据两则电学基本定律。一是法拉第电磁感应定律： E B L v sin (v B)
真空感应熔炼原理及工艺
真空感应熔炼原理及工艺一、引言真空感应熔炼是一种常用的金属熔炼技术，它利用感应加热和真空环境来实现金属的高温熔化和精细处理。
本文将介绍真空感应熔炼的原理和工艺，并探讨其在金属加工领域的应用。
二、真空感应熔炼的原理1. 感应加热原理真空感应熔炼是基于感应加热原理进行的。
感应加热是利用电磁感应现象，通过变化的磁场在导体内感应出涡流，从而产生热量。
在真空感应熔炼中，通过感应线圈产生的高频交变磁场作用下，金属料块内部产生涡流，并迅速升温，最终达到熔化温度。
2. 真空环境的作用真空环境对于真空感应熔炼至关重要。
首先，真空环境可以减少金属与氧、氮等气体的接触，避免金属被氧化或气体吸收，从而提高金属的纯度和质量。
其次，真空环境可以降低金属的气化温度，使金属在较低温度下熔化，减少能源消耗和金属蒸发损失。
最后，真空环境还可以减少金属与炉膛内壁的接触，避免污染和杂质的产生。
三、真空感应熔炼的工艺1. 准备工作在进行真空感应熔炼之前，需要对金属料块进行预处理，包括清洗、切割和称重等。
同时，还需要准备好感应线圈、感应炉膛和真空系统等设备，并进行检查和调试，确保正常运行。
2. 熔炼过程将预处理好的金属料块放入感应炉膛内，然后启动感应线圈，产生高频交变磁场。
金属料块受到磁场的作用，内部涡流产生，温度迅速升高，最终达到熔化温度。
同时，开启真空系统，将炉膛内的气体抽出，形成真空环境。
在熔炼过程中，可以根据需要进行金属的合金化和成分调整。
3. 精细处理在金属熔化后，可以进行一系列的精细处理，包括脱气、去杂、调温等。
通过控制真空度和温度，可以实现金属的脱气和杂质的去除，提高金属纯度和质量。
同时，还可以根据需要调整金属的温度，以满足后续工艺的要求。
四、真空感应熔炼的应用真空感应熔炼广泛应用于金属材料的制备和加工领域。
首先，它可以用于高纯度金属的制备，如高纯铜、高纯铝等。
其次，它可以用于合金的制备，如钢、铜合金等。
此外，真空感应熔炼还可以用于金属粉末的制备、金属材料的再生利用等方面。
钕铁硼熔炼工艺
钕铁硼熔炼工艺一般分为真空熔炼和真空气雾化熔炼两种：
1.真空熔炼：在真空感应炉中，将原料（主要是稀土金属和铁的
合金）熔化，浇入预热的铸型中，并在重力下形成一定厚度的铸件。
这种方法虽然简单，但很难达到控制磁场的目的，而且磁体的尺寸也受到了限制。
2.真空气雾化熔炼：这是一种更先进的熔炼方法，它利用氧气和
氩气的混合物，将原料粉末喷到感应炉中，在高温下熔化成液体，并在磁场的作用下凝固成微小的颗粒。
这些颗粒在气体中冷却后，形成了一种叫做“磁粉”的材料。
这种方法不仅可以精确地控制磁场的强度和方向，而且还可以生产出更小、更均匀的磁体。
真空感应熔炼炉工艺特点及其技术进展
Ｌ ｅ ｖ ｂபைடு நூலகம்ｎ ｌ ｄ — 抚顺特钢
Ａ Ｌ Ｄ 宝 钢 特殊 钢
我国的真空感应炉 自２ ０ 世纪 ６ ０年代起开始研
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ —１ ２ — ２ ７
３ ／ ６
６
１ ２
多腔室 ， ５ ０ ０ｋ Ｗ， 极 ２ ０ １ １ 限真 空 ≤ １ Ｐ ａ 多腔室 ， ７ ５ ０ ｋ Ｗ， 极 ２ ｏ ｏ ４ 限真 空 ≤ １ Ｐ ａ
传统 的真 空感 应炉 主要 由炉 体 、 变频 电源 、 电控
表１ 国 内大 型 真 空 感 应 炉分 布
炉容量 ／ ｔ ３ ， ６
１ ２
主要参数
０ ． １ Ｐ ａ
建造年份 设备厂家
Ｈｅ ｒ ａ ｅ ｕ ｓ
企业
１ ８ ０ ０ ｋ Ｗ， 极 限真空 １ ９ ８ ２
熔炼
洁净钢
Ｖ Ｉ ＤＰ
文献标识ｌ ｉ ￣ ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — １ １ ５ ２ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ — ０ ０ ３ ３ — ０ ４
真 空感应 炉是 在普 通感 应炉 的基 础 上发 展起 来 的， 真 空 感应 炉 按 用 途分 类 有 ： 真 空感 应 炉 熔炼 炉 、 真 空烧 结炉 、 真 空感应 钎焊 炉 、 真 空 透热 炉等 多种 真 空感 应 设备 ｎ ］ 。真 空感应 熔 炼炉是 在 真空条 件下 ， 利 用交 变 电流作 用 到感应 线 圈产 生交 变磁 场 ，交 变磁 场 在炉 料上感 应 出交 变 的电流一 “ 涡流 ” ， 炉 料靠 “ 涡
流” 加热并熔化 ， 从而使金属熔化。真空冶炼成套设 备 和其 他类 型 电炉相 比较 ， 优点 主要 是 加热 速度 快 ，
3.真空感应炉熔炼-西安建筑科技大学
3[Ca]+2[P]=Ca 3P2
参与反应的钙可以 是金属钙也可以是 钙的合金（硅钙合 金）或钙的化合物 （CaC2)
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3.6 新技术在感应炉冶炼中的应用
反应产物Ca3P2不溶于钢液，在炼钢温度下会以液态上浮而进入 渣中，在炼钢条件下不稳定，是一种强的还原剂，当炉内气氛氧 势偏高和渣中存在易还原的氧化物时，会发生如下反应：
镁特定的物化性质决定着，在镁的加入操作中，镁的加入 方式回收率的控制都是难以完善解决的工艺问题，使用镁合金 如：Ni-Mg、Ni-Mg-Me以降低镁的蒸汽压，提高熔点和沸点。 镁处理的操作过程为： 精炼期结束后，若要求添加B、Ce,在B、Ce加入后，调节 熔池温度，使温度低于出钢温度20℃; 真空室内充高纯氩气至13-27kPa; 镁以块状的含镁中间合金加入金属熔池; 镁加入后立即大功率搅拌，时间不宜过长，为减少镁的 损失，加镁后，通常1-5min内出钢;
22
3.3真空感应炉冶炼工艺过程
3.3.4 出钢和浇注
合金化结束后，坩埚中的金属液达到预定的成分 和温度，真空度也符合要求，则可出钢； 采用真空浇注，小型炉用上注，大型炉也可以下 注。
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3.4元素的挥发与控制
所有金属都存在一个平衡的蒸汽压pi*,它取决于该金属的物 性、气态的存在形式（单原子、双原子还是多原子组成气态分 子）以及温度。i物质的蒸汽压pi*，与温度的关系式为：
40CrNiMo(SAE4340)，(C：0.42%；Mn：0.76%；Cr：0.77%；
Ni：1.67%；Mo：0.20%)
14
3.1.3 真空感应炉熔炼的特点
不同熔炼方法生产的钢与合金中夹杂物含量
钢与合金
Cr20 Cr16Ni25W5AlTi2 氧化物夹杂/%
真空感应熔炼炉原理
真空感应熔炼炉原理
真空感应熔炼炉是一种利用感应加热和真空环境进行金属熔炼和精炼的设备。
其原理可以归纳如下：
1. 感应加热原理：感应加热是利用变化磁场在金属导体中产生涡流并产生热量的过程。
当通电线圈中通过交流电时，会产生变化的磁场，这个磁场会穿透到工作线圈中的金属导体。
金属导体由于交变磁场的作用，导致其内部产生涡流。
涡流通过电阻热效应产生热量，使金属导体迅速升温。
2. 真空环境：真空状况下，可以有效地减少氧气、水蒸气等气体对金属的污染和氧化。
同时，真空环境可以避免金属表面的气体泡沫和熔渣的形成，提高金属的纯度和质量。
真空感应熔炼炉的工作过程如下：
1. 在感应熔炼炉中，先将金属材料放入感应线圈中，在外部供电的作用下，感应线圈中产生变化的磁场。
2. 由于金属导体的存在，感应线圈中的变化磁场会产生涡流，并在金属导体内部产生热量。
3. 金属材料在涡流的作用下，迅速升温，最终达到熔点，开始熔化。
4. 在金属熔化的同时，真空泵将炉腔中的气体抽除，使腔内形成高真空环境。
5. 在高真空环境下进行熔炼和精炼过程，可以避免污染、氧化以及气泡和熔渣的形成，提高金属的纯度和质量。
6. 当金属熔化、纯化达到要求后，通过倾炉或其他方式，将熔融金属倒出。
通过上述原理和工作过程，真空感应熔炼炉可以实现对金属材料的高温融化和精炼，具有较高的熔炼效率和精度。
同时，利用真空环境可以提高金属材料的纯度和质量，适用于各种金属的熔炼和冶炼工艺。
感应炉熔炼的原理及工艺
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4.2 感应熔炼过程中元素的氧化与脱氧
4.2.2各种脱氧方法的基本特点
4.2.2.1 沉淀脱氧
1）沉淀脱氧的原理。沉淀脱氧是指向钢液中加入对氧亲合力大于铁的元 素，以期与钢液中的溶解氧发生化合，形成不溶于钢液的氧化物，该氧 化物借助于浮力自钢液中排出，从而使钢液的含氧量降低的方法。
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4.2 感应熔炼过程中元素的氧化与脱氧
4.2.1.1 脱氧的基本任务
去除钢中的过剩氧，同时完成调整钢的成分和合金化的任务。
一次脱氧产物：钢液中加入脱氧剂进行脱氧时，产生的1-40μm的细 小夹杂物，以弥散方式存在与钢液中。
危害：一次脱氧产物的夹杂物在之后的铸锭过程中，由于脱氧反应 继续进行，会继续长大，必然影响钢的质量。
中频感应炉的成套设备包括：电源及电器控制部分、炉体部分、传动 装置及水冷系统
7
4.1 感应炉熔炼的特点
序号 1
2 3 4
比较内容 供热方法
造渣条件
金属液 搅拌条件 冶金功能
电弧炉
感应炉
金属炉料在石墨电极高 温电弧直接作用下被加 热、熔化、精炼，元素 有挥发、氧化损失及增 碳
金属炉料在感应磁场作用下，产生 涡流，靠电阻热实现加热、熔化、 精炼（无直接加热），温度易控制， 元素挥发、氧化损失很小，合金回 收率高
（3）熔池的比表面积小。 这对减少金属熔池中易氧化元素的损失和减少 吸气是有利的，所以感应炉为熔炼高合金钢和合金，特别是含钛、铝或硼 等元素的品种，创造了较为良好的条件。但是容易形成流动性差，反应力 低，不利于渣钢界面冶金反应的进行的“冷渣”。为此，感应炉熔炼对原 材料的要求较为严格。
金属冶炼中的真空冶炼技术
对于一些难以通过常规方法制备的特殊合金，如高强度铝合金、钛 合金等，真空感应熔炼技术也具有显著优势。
有色金属熔炼
除了钢铁等黑色金属外，真空感应熔炼技术也可应用于铜、铝等有 色金属的熔炼和提纯。
CHAPTER 03
真空电弧熔炼
真空电弧熔炼原理
真空电弧熔炼是在高真空条件下，利 用电流通过金属电极（通常为两根石 墨电极）产生电弧来熔炼金属的工艺 。
金属冶炼中的真空冶 炼技术
汇报人：可编辑 2024-01-06
目录
• 真空冶炼技术概述 • 真空感应熔炼 • 真空电弧熔炼 • 真空电子束熔炼 • 真空冶炼技术的发展趋势与展望
CHAPTER 01
真空冶炼技术概述
定义与原理
定义
真空冶炼技术是指在真空环境中进行 的金属冶炼过程，通过降低压力和气 体含量，实现金属的高效提取和纯化 。
电子枪是设备的核心部分 ，能够产生高能电子束。
真空室用于提供熔炼所需 的真空环境，同时收集和 排出熔炼过程中产生的气 体和烟尘。
控制系统用于控制设备的 各项参数，保证熔炼过程 的稳定性和准确性。
冷却系统用于控制设备的 温度，保证设备的稳定运 行。
真空电子束熔炼工艺参数
真空度
电子束功率
真空度是影响熔炼过程的重要参数，它决 定了熔炼过程中气体的分压，从而影响金 属的纯度和凝固组织。
真空电子束熔炼
真空电子束熔炼原理
电子束熔炼是一种利用高能电 子束作为热源的真空熔炼技术 。
电子束熔炼过程中，高能电子 束与金属材料相互作用，使金 属材料熔化并形成液态金属。
液态金属在真空环境下进行净 化、精炼和凝固，最终得到高 纯度、高性能的金属材料。
真空电子束熔炼设备
25公斤真空感应熔炼炉技术方案范文--14-图文
25公斤真空感应熔炼炉技术方案范文--14-图文ZG-0.025L周期式真空感应熔炼炉技术一、设备用途ZG-0.025L周期式真空感应电炉是熔炼坩埚封闭在真空室中，利用电磁感应产生的涡流热做热源（电能转换成热能）。
在真空状态下进行高温合金的真空熔炼炼、真空浇铸浇铸，从而得到高质量材料的熔炼设备。
本套电炉用于熔炼铜合金。
主要由炉体、炉盖、合金加料、测温装置、机械搅拌装置、底吹气装置、中频电源、进电装置、倾炉浇铸装置、真空系统、中频电源、电气控制系统、设备冷却系统等构成型号：ZG－0.025L表示：25kg真空感应熔炼炉，立式结构，可控硅中频电源。
二、主要参数1、熔炼炉部分名称单位数值设备总功率千瓦（Kw）100电源电压伏（V）380（三相）电源频率赫（Hz）50额定容量公斤（Kg）25中频电源功率千瓦（Kw）50熔化时间分钟（Min）30-40额定电压（中频输出）伏（V）250-375额定频率赫兹（Hz）2500最高工作温度度（℃）2000(石墨坩埚)工作温度度（℃）1650极限真空度帕（Pa）≦6.67某10-3工作真空度帕（Pa）≦6.67某10-2泄漏率帕/小时（Pa/h）4.0抽真空时间：由大气压力下至工作真空度时间≦10分钟|（热炉）测温方式钨铼热电偶测温+红外线测温坩埚材质适用石墨坩埚、氧化镁坩埚、三氧化二铝坩埚、氧化钙、金属坩埚等模具形式：钢模、石墨模具、水冷模具模具高度：600mm 冷却水循环量：立方米/小时（m/h）12.0设备布局:长4500mm宽3000mm高2500mm3三.ZG-0.025L周期式真空感应熔炼炉的结构ZG-0.025L周期式真空感应熔炼炉主要由：真空熔炼炉体、感应线圈、真空系统、中频电源、电控装置、测温等辅助功能系统、水冷却系统等组成组成。
4.1熔炼炉体：熔炼炉体由主炉盖、炉体、侧开门、炉盖升降移动机构等组成。
4.1.1炉体熔炼炉体内壁为304不锈钢，外壁及加强筋为Q235碳钢，内外炉壁之间通冷却水的双层立式水冷结构，炉体内外壁之间有加强筋，足够刚度和强度，抽负压不会变形，安全可靠。
真空感应熔炼法制备坡莫合金
真空感应熔炼法制备坡莫合金今天咱们来聊一聊一种很神奇的东西——坡莫合金，还有它是怎么被制作出来的呢。
坡莫合金呀，是一种特别的合金。
那什么是合金呢？就像我们把不同颜色的橡皮泥混在一起，变成一种新颜色的橡皮泥一样。
坡莫合金就是把不同的金属混在一起变成的新东西。
它可有用啦，在很多地方都能发挥大作用呢。
那这种坡莫合金是怎么被做出来的呢？这就用到了一种很厉害的方法，叫真空感应熔炼法。
想象一下，我们要做一个超级美味的蛋糕。
做蛋糕的时候，我们得有个干净的厨房，不能有脏东西混进去，不然蛋糕就不好吃了。
真空感应熔炼法就像在一个超级干净的“厨房”里做坡莫合金这个“蛋糕”。
这个“厨房”里没有空气，是真空的呢。
为什么要没有空气呢？就像我们的蛋糕原料如果沾了灰尘就不好吃了，制作坡莫合金的金属原料如果有空气里的脏东西混进去，那做出来的坡莫合金就不那么好了。
在这个真空的“厨房”里，有一个特殊的炉子。
这个炉子就像一个魔法锅。
把要制作坡莫合金的各种金属原料放进去。
这些金属原料就像一个个等待变身的小战士。
然后呢，这个魔法锅会产生热量，就像我们烤蛋糕的时候烤箱发热一样。
热量会让这些金属慢慢熔化。
我给你们讲个小故事呀。
有个小工匠，他第一次看到真空感应熔炼法制作坡莫合金。
他看到那些原本硬邦邦的金属，在炉子里一点点变软，最后变成了像水一样的液体，他惊讶得眼睛都瞪大了。
就像我们看到冰块在太阳下慢慢变成水一样神奇。
这些熔化的金属在炉子里混合在一起，就像不同颜色的果汁混在一起，最后变成了一种新的混合果汁一样。
当这些金属都熔化混合好之后呢，再让它们慢慢冷却。
冷却后的金属就变成了我们想要的坡莫合金啦。
这个坡莫合金呀，有着各种各样的本事。
比如说，它在电子设备里就像一个小小的指挥官，帮助电流更好地工作。
所以呀，真空感应熔炼法就像一个神奇的魔法，把不同的金属变成了坡莫合金这个有用的东西。
是不是觉得很有趣呢？。
铜的真空熔炼(最详细,最实用,一看就会)
1.装料与熔化真空熔炼时应该采用纯度较高的金属作炉料，也可釆用品质相当的废料，但废料表面应该经除锈和去油污清洁处理。
合金化元素，依据其物理化学性质和溶解特性可选择纯金属或者中间合金形式使用。
和铜活性相近和化学性能稳定的金属和铜一起加人,活性大但挥发性小的元素在精炼后期加人。
易挥发元素，为降低蒸发损失和保证化学成分，向炉膛中通惰性气体，建立起比挥发元素的分压稍髙的压力，在熔炼的最后阶段加入合金元素以降低损耗。
待炉料全部熔化后，要进行搅拌或起落炉,使成分均勻。
真空感应炉装料时，特别需要注意避免熔化过程中炉料“架桥”现象，装料时应上松下紧。
高熔点又不易氧化的元素应装在坩埚的中下部高温区,易氧化的元素应在金属液充分脱氧后加人，易挥发元索在熔炼室充以惰性气体，并保持一定的炉膛压力的条件下加人，以中间合金的方式加人更好一些。
装料后封闭熔炼室开始抽真空，真空度达到要求后送电化料。
送电功率应根据炉料中的含气、含氧量来确定。
送电功率与熔融态的放气速率、抽气速率相适应，避免大ffl气体急剧析出，从而导致熔池沸腾剧烈，造成喷溅。
当金属液全部熔化，熔池表面无气泡逸出时，熔炼转入精炼期。
精炼期的主要任务是提高液态金属的纯洁度，为进一步合金化，特别是活泼元素的合金化创造条件。
精炼过程包括了金属的脱氧、除气以及去除挥发性有害微量元素等反应。
同时，调整熔池的温度和进行合金化。
为了缩短熔炼时间，可以在常压下将已熔化的熔体倒入真空炉坩埚中，然后关闭真空室、抽真空、通电精炼。
精炼结束即可进行合金化操作，加入金属时应避免产生喷溅,加完后用大功率搅拌1?2min,以加速合金的培化和分布均句。
电解铜价格电解铜走势图废铜价格2.脱氧真空熔炼,实际上是在相对大气压小得多的压力下进行的熔炼过程。
在真空条件下，由于反应是在不断抽气的低压下进行的，气体产物被随时抽走，这对除气、挥发及一切有气体产物的反应过程十分有利。
真空熔炼的主要冶金反应是蒸发、脱氧和除气。
真空熔炼炉的工作原理
真空熔炼炉的工作原理
真空熔炼炉是一种将金属材料熔化和精炼的设备，其工作原理如下：
1. 创建真空环境：真空熔炼炉首先通过抽取炉腔内的气体，将其压力降至较低的水平。
这样可以防止氧气、水分或其他杂质与熔炼材料发生反应。
2. 加热材料：接下来，将金属材料放入炉腔中，并通过电阻加热器或感应加热器加热。
加热器产生的热量将直接传递给金属材料，使其逐渐升温。
3. 熔化过程：随着金属材料的加热，其温度逐渐升高，当达到金属的熔点时，金属开始熔化。
熔化过程中，真空环境可以防止氧化反应的发生，保证金属的纯度。
4. 精炼过程：一旦金属完全熔化，可以通过加入适量的合金元素以达到所需的合金成分。
在真空环境中，合金元素与金属材料相互溶解，实现合金的精炼。
5. 熔体处理：在合金达到所需成分后，可以对熔体进行进一步处理，如脱气、脱硫、去杂等。
这些处理有助于提高合金的纯度和性能。
6. 出炉冷却：当完成所需的熔炼和精炼过程后，可以停止加热，并逐渐将炉腔冷却至室温。
此过程可以控制合金的晶粒大小，影响材料的性能。
综上所述，真空熔炼炉利用真空环境、加热和冷却控制来实现金属材料的熔化和精炼，以提高合金的性能和质量。
感应电炉熔炼工艺流程
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熔炼操作规程
熔炼操作规程真空感应熔炼炉---是在真空条件下，利用中频感应加热原理，使金属熔化的真空冶炼成套设备。
适应于科研和和生产部门对镍基及其特殊钢、精密合金、高温合金、稀土金属、活泼金属、铜及铜合金、储氢材料、钕铁硼、磁性材料等在真空或保护气氛下进行熔炼和浇铸。
中频电源可根据用户要求选配晶闸管变频装置或IGBT变频装置。
真空感应熔炼炉用于高温精密合金及磁性材料的熔炼提纯，生产用于精密铸造和重熔电极的合金棒料。
真空感应熔炼炉在真空状态下通过电磁感应加热使金属熔化称为真空感应熔炼。
真空感应炉主体结构包括炉体、坩埚、感应线圈，真空系统和熔炼电源，熔炼电源为中频交流电源，其频率大小取决于金属属性和熔炼量。
金属被装入感应炉，在真空状态下，电源启动，炉料熔化，值得注意是装料量要保证满足需求的熔炼量。
真空感应熔炼炉能够实现精炼，杂质通过熔炼过程的化学反应被移除、分解、浮选和挥发。
当金属被熔化到理想的纯净状态时，一般通过预热的漏斗浇注到模型内。
真空感应熔炼炉一般用于生产超级合金、不锈钢、复合磁铁合金和其他重要的高级合金。
保捷真空/真空感应熔炼炉用途：用于高温精密合金及磁性材料的熔炼提纯，生产用于精密铸造和重熔电极的合金棒料。
1. 配料1.1 原材料的处理1.1.1 将长的纯铁棒用钢筋剪断机剪成约450mm以内的短铁棒,剪断过程中应防止粘上油污.1.1.2 根据抛丸机的装载量,将剪断后的铁棒进行抛光、直到没有锈斑为止。
在配料检验时发现抛光后铁棒有锈斑，需重新抛光除锈。
纯铁棒当天使用，当天抛丸。
1.1.3 镨钕等大块稀土金属在贮存一段时间后，如发现其表面有明显的氧化物粉末，油污，大量锈迹等需要滚桶机清理表面。
配料用小块镨钕，可少量提前准备，其余当日配料，当日切割，注意防止粘油污等杂质。
1.1.4 在炉渣和非金属杂物挑净后，对超出25×25mm的大块硼铁必须敲碎，再进行配料。
块，粉末按比例搭配用。
生锈的硼铁不能使用。
真空感应炉冶炼原理及工艺
真空度，并联情况下可提高排气量。整个泵体需浸在机械泵油中，油除了起润滑和密封 作用外，还可起充填排气口与顶部之间“死角”的作用。机械真空泵可直接向大气排气， 它还常用作隔离真空系统的前级泵。 3 1 2 2
图 3 机械真空泵的抽气过程 机械真空泵和其它真空泵一样有两个重要参量：一是极限真空，一是抽气速率。 (1)极限真空：在被抽容器的漏气及容器内壁放气可忽略的情况下，真空泵能抽得的 最高真空度称为极限真空。旋片式机械泵的极限真空度可达 l0-5托，但在一般实验室情 况下只能抽到10-2托。 (2)抽气速率： 在某一给定压强下， 单位时间内从泵的进气口处抽入泵内的气休体积， 称为泵在该压强下的抽气速率。 单位一般为升/秒。 旋片式机械泵的抽气速率主要决定于 转子的尺寸和转速。在160托到儿托的压强范围内，机械泵的抽气速率变化很小，在几 托压强以下，抽气速率迅速下降，到极限真空时降为零。下降的原因主要是：漏气、油 放气和油本身的汽化造成了抽气过程的不完善。 一般旋片式机械真空泵给出的抽气速率 是指泵在进气口处压强为760托时的抽气速率。 使用旋片式真空泵时应注意： (1)使用前检查油箱中油量是否适当，即油面是否达到规定的刻线。 (2)带动泵转子旋转的电动机的转动方向是否与标明的箭头相符。 否则会喷油或损坏 刮板。 (3)停泵后进气口必须通大气， 否则大气会通过缝隙把泵内的油缓慢地从进气口倒压 进被抽容器，造成返油，严重影响真空系统的正常工作。
2.3 罗茨泵
罗茨真空泵（简称罗茨泵）是一种旋转式变容真空泵。根据罗茨真空泵工作范围的 不同，又分为直排大气的低真空罗茨泵、中真空罗茨泵（又称机械增压泵）和高真空多 级罗茨泵。
图 5 罗茨真空泵结构示意图
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罗茨泵的结构如图 5 所示。在泵腔内，有二个“8”字形的转子相互垂直地安装在一 对平行轴上，由传动比为 1 的一对齿轮带动作彼此反向的同步旋转运动。在转子之间， 转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙，可以实现高转速运行。由于罗茨泵是一种无 内压缩的真空泵，通常压缩比很低，故高、中真空泵需要前级泵。罗茨泵的极限真空除 取决于泵本身结构和制造精度外，还取决于前级泵的极限真空。为了提高泵的极限真空 度，可将罗茨泵串联使用。 实际设备中往往用多个泵的串联来组成真空泵组，获得真空室中符合要求的真空 度。
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真空感应炉熔炼工艺真空感应熔炼（VIM）是在真空条件下，利用电磁感应在金属导体产生涡流加热炉料进行熔炼的方法，具有熔炼室体积小，抽真空时间和熔炼周期短，便于温度压力控制、可回收易挥发元素、准确控制合金成分等特点。
由于以上特点，现在已发展为特殊钢、精密合金、电热合金、高温合金及耐蚀合金等特殊合金生产的重要工序之一。
1、基本原理：真空感应熔炼的两个基本原理应用是：感应加热和真空环境。
1.1 感应熔炼是除电弧炉以外较重要的一种电炉熔炼方法。
与电弧炉相比，其特点有：（1）电磁感应加热。
由于加热方式不同，感应炉没有电弧加热所必须的石墨电极，从而杜绝了电极增碳的可能，因而可以熔炼电弧炉很难熔炼的含碳量极低的钢和合金。
（2）熔池中存在一定强度的电磁搅拌，可促进钢水成分和温度均匀，钢中夹杂合并、长大和上浮。
（3）熔池比表面积小。
优点是熔炼过程中容易控制气氛，无电弧及电弧下高温区，合金元素烧损少、吸气少，所以有利于成分控制、气体含量低和缩短熔炼时间；缺点是渣钢界面面积小，再加上熔渣不能被感应加热，渣温低，流动性差，反应力低，不利于渣钢界面冶金反应的进行，特别是脱硫、脱磷等，因而对原材料要求较为严格。
（4）烟尘少对环境污染小。
熔炼过程中基本无火焰，也无燃烧产物。
感应加热的原理：感应加热原理主要依据两则电学基本定律：一是法拉第电磁感应定律：E=B·L·v·si n∠(v·B)E:导体两端所感应的电势；B:磁感应强度；v:相对速度；∠(v·B):磁感应强度的方向与速度方向之间的夹角。
当一座无芯感应炉的感应线圈有频率为f的交变电流时，则在感应圈所包围的空间和四周产生一个交变磁场，该交变磁场的极性、磁感应强度与交变频率随着产生该交变磁场的交变电流而变化。
若感应线圈砌有坩埚并装满金属炉料，则交变磁场的一部分磁力线将穿过金属炉料，磁力线的交变就相当于金属炉料与磁力线之间产生了切割磁力线的相对运动。
因此，在金属炉料中将产生感应电动势（E），其大小通常以下式确定：E=4.44Ф·f·nФ:感应线圈变磁场的磁通量，Wb；f:交变电流的频率，Hz；n:炉料所形成回路的匝数，通常n=1。
二是焦耳-楞茨定律：又称为电流热效应原理。
当电流在导体流动时，定向流动的电子要克服各种阻力，这种阻力用导体的电阻来描述，电流克服电阻所消耗的能量将以热能的形式放出。
这就是电流的热效应：Q=I2RtQ: 焦耳-楞茨热，J；I:电流强度，A；R:导体电阻，Ω；t:导体通电时间，s。
当感应炉通以交流电后，在感应线圈坩埚里的金属炉料由一法拉第电磁感应定律产生感应电动势，由于金属炉料本身形成一闭合回路，所以在金属炉料中产生感应电流：I=4.44Ф·f/R，（R:金属炉料的有效电阻，Ω）。
该感应电流又依照二焦耳-楞茨定律在炉料中放出热量，使炉料被加热。
1.2 真空冶金的原理：影响一个化学反应的外部因素主要是：温度、浓度和压力。
真空冶金就是通过改变外界压力对冶金过程中诸多化学反应中有气相参加的反应产生影响，当反应生成物中的气体摩尔数大于反应物中的气体摩尔数，减小系统的压力（即增加真空度）则可以使平衡反应向着增加气态物质的方向移动，促使反应进行的更完全。
以下几类反应器中发生的反应属于此类：真空下的碳脱氧反应：〔C〕+〔O〕→CO↑真空下的脱气反应： 2〔H〕→H2↑2〔N〕→N2↑金属中元素的挥发：〔Me〕→Me↑(1) 在真空环境下，碳的行为很有意思。
在常压下，碳的脱氧能力较弱，因此常用金属脱氧剂（如硅、铝等）来进行沉淀脱氧，但硅、铝脱氧后形成的氧化物夹杂会部分残留在钢中，降低钢的纯洁度。
在一般条件下，当钢中〔C〕=0.20%，与之平衡的〔O〕=0.01%，当钢中〔C〕降低时，与之平衡的〔O〕还要升高，而现今有些特殊用途的钢和合金中的氧含量要求又远低于0.01%，因而在一般条件下仅用碳来脱氧是达不到脱氧要求的。
碳氧反应的平衡常数为：K=P CO/(a c ·a O)= P CO/(〔%C〕·f C·〔%O〕·f O)即：〔%C〕·〔%O〕= P CO/K由于K值在某一温度下是一常数，当将炉CO不断抽走，即降低炉的P CO，〔%C〕·〔%O〕的数值也会同时降低，即在真空条件下，碳氧反应会进行的更完全。
当气相压力降至0.1atm时，碳的脱氧能力可超过硅；若气相压力降至133.322Pa时，碳的脱氧能力可超过铝。
但碳的脱氧能力并不会随着真空度的提高而无限制的提高，因为只有液气分界面的碳氧反应仅只遵循上述热力学原理，金属液体部的碳氧反应不仅遵循上述热力学原理，还要受到动力学条件的约束。
金属液体部如果要形成CO气泡，那么CO的生成压必须大于炉气压力、气泡产生处金属液柱的静压力和表面力造成的压力之和。
因而仅减小炉气压力（即增加真空度）是不够的，此时限制碳脱氧的主要因素是表面力和静压力。
此原理不仅能降低溶解于金属中的氧，还能还原金属夹杂中的氧,如: MnO+〔C〕→〔Mn〕+CO↑SiO2+2〔C〕→〔Si〕+2CO↑Al2O3+3〔C〕→2〔Al〕+3CO↑同时，真空下碳这一特性也会作用于坩埚耐火材料。
在真空熔炼的精炼期，此时熔池处于高温、高真空下，炉衬中的氧化物及杂质会分解并与碳发生还原反应。
因而坩埚材料的选择很重要。
由于以上过程的存在，反过来也会消耗〔C〕，降低钢中〔C〕。
（2）真空下的脱气：金属中的气体是指溶解在其中的氢和氮而言。
氢和氮在空气中以分子状态存在，在金属中则以单原子或离子状态存在，这种双原子气体在金属中的溶解度与气体分压力的平方根成正比。
〔%H〕=K H√P H2〔%N〕=K N√P N2（3）真空下杂质及合金元素的挥发：在真空条件下，金属中某些蒸气压较高的元素，当熔室压力降低至低于其蒸气压力时，这些元素就会从液态金属中挥发出来。
因而应合理制定工艺制度，促进杂质的挥发、减少有用元素的挥发。
500kg真空感应炉1、真空系统2、加料系统3、感应线圈4、坩埚5、电源6、锭模车2、真空感应炉熔炼的工艺过程：就是结合真空冶金与感应熔炼的特点制定合理有效的工艺。
其整个周期可分为以下几个主要阶段，即装料、熔化、精炼、浇注。
（1）装料：真空感应炉所用炉料一般都是经过表面除锈和油污后的高纯原料，有的合金元素还以纯金属形式加入。
严禁采用潮湿的炉料，以免带入气体和在熔炼时产生喷溅。
装料时，应做到上松下紧，以防熔化过程中上部炉料因卡住或焊接而出现“架桥”；在装大料前，应先在炉底铺垫一层细小的轻料；高熔点不易氧化的炉料应装在坩埚的中、下部高温区；易氧化的炉料应在金属液脱氧良好的条件下加入；易挥发的元素加入时，熔炼室应先充以惰性气体Ar为好。
（2）熔化期：装料完毕后，应开始抽真空。
当真空室压强达到0.67Pa时，便可送电加热炉料。
熔化初期，由于感应电流的集肤效应，炉料逐层熔化。
这种逐层熔化非常有利于去气和去除非金属夹杂，所以熔化期要保持较高真空度和缓慢的熔化速度。
所以开始熔化时不要求输入最大的功率，而是根据金属炉料的不同特点，逐级增加输入功率，使炉料以适当的速度熔化。
若熔化过快，则气体有可能从金属液中急剧析出，这将会引起熔池的剧烈沸腾，甚至产生喷溅。
如果发生喷溅，可采取降低熔化速度（减小输入功率）或适当提高熔炼室压力（关闭真空阀门或充入一定量的惰性气体）的方法加以控制。
若采用两次加料熔化时，第二次炉料应在坩埚炉料熔化70%~80%时加入，并等到补加料开始发红后再提高输入功率，以免冷料突然加入而放出大量气体产生喷溅。
当金属全部熔化，熔池表面无气泡逸出时，熔炼进入精炼期。
（3）精炼期：精炼期的主要任务是：脱氧、去气、去除挥发性夹杂、调整温度、调整成分。
为完成上述任务必须控制好精炼温度、真空度和真空下保持时间等工艺参数。
a、精炼温度：温度升高有利于碳氧反应的进行、夹杂的分解挥发；但温度过高会加剧坩埚与金属间的反应、增加合金元素的挥发损失，所以通常合金钢的精炼温度控制在所炼金属的熔点以上100℃。
b、真空度：真空度提高将促进碳氧反应，随着CO气泡的上浮排出，有利于〔H〕和〔N〕的析出、非金属夹杂的上浮、氮化物的分解、微量有害元素的挥发。
但过高的真空度会加剧坩埚与金属间的反应、增加合金元素的挥发损失，所以对于大型真空感应炉，精炼期的真空度通常控制在15~150Pa；小型炉则控制在0.1~1Pa。
c、真空下保持时间：金属液氧含量是先降后升的，所以当氧含量达到最低值的时间就是精炼时间，500kg的炉子精炼时间为50~70min。
炉料熔清后，应立即加入适量的块状石墨或其他高碳材料进行碳氧反应。
精炼后期，充分脱氧、去气、挥发夹杂物时，加入活泼金属和微量添加元素，调整成分，加入顺序一般为Al、Ti、Zr、B、Re、Mg、Ca，应做到均匀、缓慢，以免产生喷溅，加入后用大功率搅拌1~2min，以加速合金的熔化和分布均匀，由于Mn的挥发性较强，一般在出钢前3~5min加入。
（4）浇注：合金化后，温度成分合格后即可出钢浇注。
浇注时采用保温帽或绝热板。
对于成分复杂的高温合金，浇注后可在真空下冷却。
3、结语：真空感应熔炼作为制造高温合金、精密合金、特殊功能材料等的重要工序之一，其作用将越来越重要、应用将越来越广泛。