電磁攪拌和惰性氣體攪拌
感應爐冶煉本身已存在較強烈的攪拌作用,加上電磁攪拌后,氣體上升到熔液界面大量析出,對于材料的去氣有很好的效果。必須注意的是,要選擇合適的攪拌功率,避免對爐襯的過度沖擊。
在氣體攪拌時,惰性氣體通過注入坩堝底部的錐型多孔塞進入熔池。當惰性氣體穿過熔融金屬時,氣泡體積和表面積增大,靠近金屬液面時,體積明顯膨脹,使氣體和金屬間有更高的比表面進行交換反應,真空感應熔煉爐,縮短了熔液表面的更換周期,并改善整個熔池的均勻性。同時,還使細小的氧化物聚集,夾雜物漂浮到熔融金屬表面,真空感應熔煉爐哪家好,達到凈化材料的效果。
從脫氣角度看,感應爐設計也要考慮感應圈的直徑與高度之比,使熔液上表面增大,有利于脫氣,并使耐火材料與熔融金屬的接觸面顯著減少,降低對爐襯的侵蝕。有資料認為,坩堝直徑與高之比D/H=1時比較適合(盡管理論上的較佳值為D/H=2)[4]。
真空冶金方法:
真空脫氣
真空脫氣是指在真空下從液態金屬或合金中脫去有害氣體(氧、氫、氮等)的方法。經過脫氣處理過的金屬,在熔鑄時不會因放出氣體影響金屬的結構,漢中真空感應熔煉爐,并因減少晶粒邊界的雜質而明顯提高金屬強度和物理性能。因而它是改善鋼材質量、提高鋼材的機械性能和物理性能的重要手段。它是真空冶金中應用較廣、規模較大的一種工藝方法。
在真空環境下,碳的行為很有意思。在常壓下,碳的脫氧能力較弱,因此常用金屬脫氧劑(如硅、鋁等)來進行沉淀脫氧,但硅、鋁脫氧后形成的氧化物夾雜會部分殘留在鋼中,降低鋼的純潔度。在一般條件下,當鋼中〔C〕=0.20%,與之平衡的〔O〕=0.01%,25kg真空感應熔煉爐,當鋼中〔C〕降低時,與之平衡的〔O〕還要升高,而現今有些特殊用途的鋼和合金中的氧含量要求又遠低于0.01%,因而在一般條件下僅用碳來脫氧是達不到脫氧要求的。
碳氧反應的平衡常數為: K=PCO/(ac ·aO)= PCO/(〔%C〕·fC·〔%O〕·fO) 即:〔%C〕·〔%O〕= PCO/K
由于K值在某一溫度下是一常數,當將爐內CO不斷抽走,即降低爐內的PCO,〔%C〕·〔%O〕的數值也會同時降低,即在真空條件下,碳氧反應會進行的更完全。當氣相壓力降至0.1atm時,碳的脫氧能力可**過硅;若氣相壓力降至133.322Pa時,碳的脫氧能力可**過鋁。但碳的脫氧能力并不會隨著真空度的提高而無限制的提高,因為只有液氣分界面的碳氧反應僅只遵循上述熱力學原理,金屬液體內部的碳氧反應不僅遵循上述熱力學原理,還要受到動力學條件的約束。金屬液體內部如果要形成CO氣泡,那么CO的生成壓必須大于爐氣壓力、氣泡產生處金屬液柱的靜壓力和表面張力造成的壓力之和。因而僅減小爐氣壓力(即增加真空度)是不夠的,此時限制碳脫氧的主要因素是表面張力和靜壓力。
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