真空感應(yīng)爐主要供大專(zhuān)院校、科研單位和生產(chǎn)企業(yè)在真空或者保護(hù)氣氛條件下對(duì)金屬材料(例如不銹鋼、鎳基合金、銅、合金鋼、鎳鈷合金、稀士釹錋等)的熔煉處理,也可進(jìn)行合金鋼的真空精煉處理和精密鑄造。
真空感應(yīng)爐由爐蓋、爐體、爐底、坩堝回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、真空系統(tǒng)及中頻電源控制系統(tǒng)等組成。爐蓋、爐體和爐底均采用雙層水冷結(jié)構(gòu),保持爐殼溫度不超過(guò)60℃。爐蓋打開(kāi)方式為手動(dòng),爐蓋上設(shè)有觀察孔和擋板,為了便于熔化過(guò)程中添加合金元素,路蓋上特設(shè)有合金加料器。爐體內(nèi)有一感應(yīng)線圈,通過(guò)手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)爐外手柄可輕松將坩堝內(nèi)溶液澆入錠模,錠??稍O(shè)計(jì)成水冷形式。坩堝上部設(shè)有一測(cè)溫裝置。
主要是應(yīng)用電磁感應(yīng)的作用,在金屬爐料本身產(chǎn)生電流,再依靠金屬爐料本身的電阻,按照焦耳——楞次定律,將電能轉(zhuǎn)換為熱能,用以熔煉金屬。坩鍋中的熔融金屬在感應(yīng)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)中產(chǎn)生電動(dòng)力,由于集膚效應(yīng),熔融金屬產(chǎn)生的渦流與感應(yīng)圈中通過(guò)的電流方向相反,產(chǎn)生相互排斥作用。熔融金屬受到的排斥力始終指向坩鍋的軸線方向,熔融金屬也被推向坩鍋的中心。又由于感應(yīng)圈是短線圈,兩頭有短部效應(yīng),所以在感應(yīng)圈兩頭相應(yīng)電動(dòng)力變小,電動(dòng)力分布為上下兩頭小,中間大。在這種力作用下,金屬液首先從中部向坩鍋軸線運(yùn)動(dòng),到中心后分別向上和向下流去,此種現(xiàn)象不斷的循環(huán)下去,便形成金屬液體的激烈運(yùn)動(dòng)。實(shí)際冶煉時(shí)可以**看到金屬液在坩鍋中心部分向上隆起,上下翻騰的現(xiàn)象,這就是電磁攪拌。
真空感應(yīng)爐的熔煉(VIM)實(shí)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)行熔煉的方法。具有熔煉室體積小、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),現(xiàn)在已發(fā)展為特殊鋼、精密合金、電熱合金、高溫合金和耐蝕合金等特殊合金生產(chǎn)的重要工序之一。真空感應(yīng)熔煉的兩個(gè)基本原理應(yīng)用是,感應(yīng)加熱和真空環(huán)境。
真空感應(yīng)爐的感應(yīng)熔煉是除電弧以外較重要的一種電爐熔煉方法。與電弧爐相比,其特點(diǎn)有電磁感應(yīng)加熱,由于加熱方式不同,感應(yīng)爐沒(méi)有電弧加熱所必須的石墨電極。從而杜絕了電極增碳的可能,因而可以熔煉的含碳量極低的鋼和合金。熔煉池中存在一定強(qiáng)度的電磁攪拌,可促進(jìn)鋼水成分溫度均勻,鋼中夾雜合并、長(zhǎng)大和上浮。熔池比表面積小。優(yōu)點(diǎn)是熔煉過(guò)程中容易控制氣氛無(wú)電弧和電弧下的高溫區(qū),合金元素?zé)龘p少、吸氣少,所以有利于成分控制、氣體含量低和縮短熔煉時(shí)間。