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真空技术在冶金工业中的应用

发布时间:2021-03-26   点击次数:403次

随着新技术、新工艺、新材料的广泛采用和不断出现,真空技术在冶金工业中的应用也越来越多,它的效益也越来越显著。

在真空中对金属及其合金进行真空冶金范围很广,包括真空蒸馏、矿石及其半产品的真空分离,金属化合物真空还原、钢液炉外真空脱气和精炼、金属真空熔铸、真空烧结,真空热处理、真空钎焊及真空固态接合等多种工艺方法。真空冶金工业自二十世纪五十年代发展以来之所以得到极为广泛地应用,是因为真空环境在冶金过程中具有一系列的特点所致。

首先是真空环境中物质与残余气体分子间的化学作用十分微弱,因此非常适宜对黑色金属、稀有金属,超纯金属及其合金、半导体材料的熔炼和精制。

其次,在真空环境中可通过降低单一气体分子的分压强、达到钢液脱气精炼、真空碳脱氧的目的。真空环境的另一个特点还在于它在较低的温度下、具有进行一定反应的能力,例如在同样温度下,有些反应过程在大气中则难以进行,但是在低压下就十分容易。这就是真空化合物分解和有色金属冶炼的基本原理。

在炼钢过程中如采用在20Torr左右的真空度对钢水进行真空处理,则对钢材质量有很大提髙。如在转炉炼钢中,对钢液进行真空处理可提高其质量。钢水经过真空处理后可以强化炼钢炉中的熔化过程,节省铁合金的消耗。因此,钢水的具空处理技术在我国已普遍采用。随着我国钢铁工业的迅速发展;钢水的真空处理技术的深度和广度将逐渐扩大。

在10¯2~10¯6Torr的真空度下,用真空感应炉生产合金钢及特种合金,可以大大改进不锈钢和其它高强度合金钢、耐热合金钢的机械性能和物理性能。

 

1、钢水的真空处理

钢水的真空处理是从五十年代开始采用的一种新技术。目前各国广泛采用。我国己成功地采用和掌握了这项技术并不断地在作深入的研究和应用。

利用真空处理技术来提高钢的质量由來巳久,现已发展到每次处理达几百吨的规模。利用真空处理钢水常用的方法有下列几种:①盛钢水桶处理法;②钢液柱处理法;③真空铸锭;④提升处理法;⑤循环处理法;⑥工业感应精炼。

 

2、真空感应炉

真空感应炉是真空冶炼中的一个重要设备。无论是有削成型或无削成形的产品冶炼的工艺流程均存在真空烧结的问题。烧结的目的在于将所望成型的坯块烧成热锻时用的预成型件,并要保证获得良好的可锻性和延性结构,以避免制品在热锻时形成缺陷。真空冶炼炉主要用于冶炼精密合金、电磁材料、合金钢与高温材料。

 

3、真空电弧炉

在真空电弧炉和真空感应炉中进行冶炼,是真空冶金中同时发展着的两个方面,从冶金学方面来说,在真空感应炉中进行冶炼是比较完善的。因为它利于合金化,这样就有可能获得比较均匀的细晶粒铸锭。但由于缺乏合适的陶瓷材料,又因为金属与陶瓷的接触可能导致金属含氧量的增加等方面的缺陷.而使得另一种冶炼方法一真空电弧炉平行地大力发展起来了。

水冷金属结晶器的真空电孤炉,近年来己有了很大的改进,熔炼容量也从小到大,现在真空电弧炉的水平又有更大的提高,除熔炼容量继续提高而外,根据有关资料的介绍,美国已用电子计算机对真空电弧炉的工作情况进行自动控制。

4、电子束熔炼炉

电子束熔炼炉主要是利用电子束所发出的巨大热能作为熔炼或合金的热源进行冶炼。它与真空感应炉、真空电弧炉所起的作用相同。由于熔炼的价格昂贵,所以只用于难熔金属、活泼金属或合金的熔炼。一般金属大多在其它真空炉中冶炼。对于需要髙温以及对于要严格防止污染等特殊的场合下,有时也用电子束炉来熔解、精炼和铸锭,其效果是很好的。

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