Плавка материалов в вакууме: принцип действия, для чего применяется

Плавка материалов в вакууме: принцип действия, для чего применяется

Пятница, 23 июля 2021 20:36

Расплавление металлов в промышленности осуществляется в специальных вакуумных печах, которые создают оптимальные условия для расплавления сырья: высокую температуру и отсутствие притока воздуха. Важно использовать хорошие емкости – такие как форма тигель, которая изготовлена из огнеупорной керамики, сохраняет свою форму при критическом нагреве и не выделяет примесей. Такие емкости подбираются конкретно для промышленного оборудования.

Для расплавления металлов используется шихта – измельченное сырье до кусков размерами не менее 100*100 мм. Его предварительно очищают в специальных барабанных машинах, что обеспечивает удаление всех загрязнений. Шихты всегда загружают из расчета пропорций к жидкому металлу 4:1, поскольку ее объем уменьшается. Плавка металлов в вакуумных печах включает несколько этапов обработки.

Плавка материалов в вакууме

Первичное расплавление

На этой стадии сырье в печь загружают и включают оборудование полную мощность до расплавления шихты. Давление снижается до нужного уровня, обычно значение составляет 50—100 мм рт. ст., что обеспечивает равномерное расплавление сырья.

Принцип обработки различается в зависимости от вида печей:

  1. Печи полунепрерывного действия – в них шихта подвергается постоянному нагреву. В процессе реакции контролируются все параметры, поскольку может начаться бурное выделение углерода из металла.
  2. Печи периодического действия – обеспечивают расплавление металла периодическим воздействием температуры и давления. Ток включается только после откачивания давления до нужного уровня.

Рафинирование

На этой стадии работ производится удаления из металла различных примесей:

  • растворенных газов;
  • серы;
  • углерода;
  • различных присадок из цветных металлов.

В процессе рафинирования протекает химическая реакция за счет собственного углерода, содержащегося в сырье. Для ускорения реакции добавляется графит, чугун и различные ферросплавы. Процедура считается завершенной только после полного успокоения ванны с сырьем. Важно помнить, что в процессе рафинирования металл повторно загрязняется, но в меньшем количестве. Все примеси подлежат последующему удалению.

Раскисление металла

Выше мы рассмотрели особенности раскисления, здесь отметим технологические тонкости:

  1. Реакция с углеродом – активная фаза выпадает на начальные этапы плавки, когда сырье закипает и начинает бурлить. Именно при образовании пузырьков осуществляется раскисление углеродом.
  2. Воздействие водорода – его добавляют при плавке магнитных основ или материалов на основе никеля и железа. Активный газ либо продувают через ванну, в некоторых печах его нагнетают сверху.

Чтобы убрать лишний водород из металла, добавляют алюминий, либо его смесь с церием, магний или кальций вместе с никелем. Дополнительно производится воздействие аргоном для исключения резких выбросов.

Легирование

Это добавление к сырью специальных присадок, с помощью которых удается улучшить физико-химические свойства металлов. Процедура подразумевает добавление хрома и ванадия, а в конце – алюминия и титана. Далее делается пауза, которая выпадает на рафинирование. На финале добавляют магний, кальций и бор. Важно соблюдать последовательность при плавке, ведь слишком раннее добавление присадок приведет к загрязнению сырья.

Разливка металла

Производится также в вакууме, чтобы предотвратить загрязнение металла. Ее проводят при более низких температурах, чем в печах, используя специальные формы. Такие условия обеспечивают уплотнение металла. Если разливаются сложные сплавы, в исключительных случаях производится подогрев инертным газом.


АО «Поликор» - лидер по производству новейших видов огнеупорных материалов, используемых практически во всех промышленных отраслях.


Разработка профессионального сайта - Интернет-компания ИНМАКО


Подписывайтесь на нас в социальных сетях:

Вконтакте   YouTube