真空感應(yīng)熔煉(VIM)冶金法

真空感應(yīng)熔煉，Vacuum induction melting，簡(jiǎn)稱為VIM，指在真空條件下，利用電磁感應(yīng)在金屬導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流加熱爐料進(jìn)行熔煉的冶金方法。VIM工藝具有熔煉室體積小，抽真空時(shí)間和熔煉周期短，便于溫度壓力控制、可回收易揮發(fā)元素、準(zhǔn)確控制合金成分等特點(diǎn)。由于以上特點(diǎn)，VIM現(xiàn)已發(fā)展為特殊鋼、精密合金、電熱合金、高溫合金及耐蝕合金等特殊合金生產(chǎn)的重要工序之一。VIM簡(jiǎn)圖

△真空感應(yīng)熔煉爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（1-真空系統(tǒng)；2-翻爐機(jī)構(gòu)；3-加料機(jī)構(gòu)；4-坩堝；5-感應(yīng)器；6-取樣和搗料裝置；7-測(cè)溫裝置；8-可動(dòng)爐體）藝過(guò)程

真空環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)：

• ①容易將溶于鋼和合金中的氮、氫、氧和碳去除到遠(yuǎn)比常壓下冶煉為低的水平。
• ②對(duì)于在熔煉溫度下蒸氣壓比基體金屬高的雜質(zhì)元素(銅、鋅、鉛、銻、鉍、錫和砷等)可通過(guò)揮發(fā)去除。
• ③合金中需要加入的鋁、鈦、硼及鋯等活性元素的成分易于控制。

電磁感應(yīng)加熱的優(yōu)點(diǎn)：

• ①無(wú)需電弧加熱所需的石墨電極，杜絕了電極增碳的可能，可以熔煉含碳量極低的鋼與合金。
• ②熔池中存在一定強(qiáng)度的電磁攪拌，可促進(jìn)鋼水成分和溫度均勻，鋼中夾雜合并、長(zhǎng)大和上浮。
• ③熔池比表面積小。熔煉過(guò)程中容易控制氣氛，無(wú)電弧及電弧下高溫區(qū)，合金元素?zé)龘p少、吸氣少，有利于成分控制、氣體含量低和縮短熔煉時(shí)間。
• ④煙塵少，對(duì)環(huán)境污染小。熔煉過(guò)程中基本無(wú)火焰，也無(wú)燃燒產(chǎn)物。

• ①原材料的準(zhǔn)備要精細(xì)

真空感應(yīng)爐冶煉所用原材料的化學(xué)純度、清潔度、塊度和干燥程度要符合技術(shù)要求。爐料要精、準(zhǔn)備要細(xì)致。

• ②保持熔化過(guò)程順利進(jìn)行

爐料的熔化速度應(yīng)逐步加快，加熱功率逐步升高，保證爐料順利熔化、充分脫氣。熔化中后期可適當(dāng)增大加熱功率、加快熔化速度縮短熔化時(shí)間。

• ③控制鋼液沸騰強(qiáng)度，發(fā)揮沸騰的精煉作用

熔化末期和精煉初期應(yīng)充分發(fā)揮沸騰的脫氧、脫氮、脫氫和去除夾雜物的作用。但是，應(yīng)通過(guò)用氬氣調(diào)控其沸騰強(qiáng)度，減輕對(duì)坩堝的沖刷和防止鋼液外溢事故。

• ④各個(gè)時(shí)期要保持高的真空度

裝料完畢合爐后要抽至高真空度≤10Pa方可送電加熱。熔化之前應(yīng)保持較高的真空度。

精煉期應(yīng)保持高溫、高真空，完成脫氧和去除有害雜質(zhì)。

合金化期應(yīng)在高真度下充入氬氣，以減少易氧化元素的氧化損失。

• ⑤合金化期要充氬降溫加入易氧化元素

在真空度為1.0~0.5Pa時(shí)，向爐內(nèi)充人氬氣。停電降溫加入合金元素，熔化后立即攪拌鋼液，使合金元素分布均勻。

• ⑥合金化末期的加鎂操作

加鎂時(shí)要嚴(yán)格按照加鎂工藝的規(guī)定進(jìn)行操作。在爐型、冶煉工藝、加鎂條件確定后，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的氬氣壓強(qiáng)、鋼液溫度、保持時(shí)間進(jìn)行操作。

• ⑦實(shí)行中溫澆注

鋼液的出鋼溫度、澆注溫度關(guān)系到成品的冶金質(zhì)量。澆注溫度應(yīng)控制在液相點(diǎn)以上50~80℃。中溫澆注可以降低鋼錠縮孔深度，獲得致密的鋼錠，提高成材率。

來(lái)源：『金屬材料的世界』