1.装料与熔化 真空熔炼时应该采用纯度较高的金属作炉料,也可釆用品质相当的废料,但废料表面应该经除锈和去油污清洁处理合金化元素,依据其物理化学性质和溶解特性可选择纯金属或者中间合金形式使用和铜活性相近和化学性能稳定的金属和铜一起加人,活性大但挥发性小的元素在精炼后期加人易挥发元素,为降低蒸发损失和保证化学成分,向炉膛中通惰性气体,建立起比挥发元素的分压稍髙的压力,在熔炼的最后阶段加入合金元素以降低损耗待炉料全部熔化后,要进行搅拌或起落炉,使成分均勻 真空感应炉装料时,特别需要注意避免熔化过程中炉料“架桥”现象,装料时应上松下紧高熔点又不易氧化的元素应装在坩埚的中下部高温区,易氧化的元素应在金属液充分脱氧后加人,易挥发元索在熔炼室充以惰性气体,并保持一定的炉膛压力的条件下加人,以中间合金的方式加人更好一些 装料后封闭熔炼室开始抽真空,真空度达到要求后送电化料送电功率应根据炉料中的含气、含氧量来确定送电功率与熔融态的放气速率、抽气速率相适应,避免大ffl气体急剧析出,从而导致熔池沸腾剧烈,造成喷溅 当金属液全部熔化,熔池表面无气泡逸出时,熔炼转入精炼期精炼期的主要任务是提高液态金属的纯洁度,为进一步合金化,特别是活泼元素的合金化创造条件。
精炼过程包括了金属的脱氧、除气以及去除挥发性有害微量元素等反应同时,调整熔池的温度和进行合金化为了缩短熔炼时间,可以在常压下将已熔化的熔体倒入真空炉坩埚中,然后关闭真空室、抽真空、通电精炼 精炼结束即可进行合金化操作,加入金属时应避免产生喷溅,加完后用大功率搅拌1?2min,以加速合金的培化和分布均句电解铜价格电解铜走势图废铜价格 2.脱氧 真空熔炼,实际上是在相对大气压小得多的压力下进行的熔炼过程在真空条件下,由于反应是在不断抽气的低压下进行的,气体产物被随时抽走,这对除气、挥发及一切有气体产物的反应过程十分有利真空熔炼的主要冶金反应是蒸发、脱氧和除气利用金属蒸气压的不同,可提纯金属对于某些蒸气压高易挥发的合金元素,则可利用真空炉与大气隔绝的环境,充人一定压力的惰性气体进行熔炼 铜合金中各种合金元素按照其蒸气压髙低的顺序为:镉、锌、镁、锑、铋、铅、锰、铝、锡,它们的蒸气压都比铜的蒸气压高在铜及其合金熔炼过程中,镉是最易挥发的元素,锡是较难挥发的元素3比铜蒸气压低的元素,真空熔炼时可以不考虑它们的挥发损失也可向炉膛中通惰性气体,建立起比挥发元素的分压稍高的压力,也可采用降低抽气速率、在坩埚i:加盖、迅速加热金属、在熔炼的最后阶段加入易蒸发元素等方法来降低金属的损耗。
高温下,铜和氧以稳定的化合物氧化亚铜的形式存在,仅利用真空熔炼脱氧是很困难的,需利用化学反应来脱氧脱氧反应产物由所选择的脱氧剂决定,或是气态或是氧化物,但是在真空下,利用低压和不断地抽真空,使生成气态反应产物的脱氧反应进行得更完全 碳是熔炼铜及铜合金脱氧时经常被采用的主要元素,在低压下是强脱氧剂碳脱氧的反应产物是一氧化碳,由于真空熔炼过程中反应产物不断地被抽走,可使脱氧反应进行得更彻底反应生成的一氧化碳气体可使熔池产生沸腾和搅拌,有利于温度和成分均匀,并可加快有较高蒸气压的微量有害元素挥发,促使非金属夹杂物去除 用碳脱氧时需要注意以下几点: (1)凡含有与碳能形成稳定碳化物即易形成夹杂时,不宜用碳作为脱氧剂 (2)当采用某种耐火氧化物材料作坩埚时,应考虑在熔炼过程中碳与氧化物是否相互作用,以致造成熔体的污染和坩埚的损坏 (3)如果碳在合金中属于有害杂质时,加人量和加人方法都要严格控制 采用金厲脱氧剂脱氧,通常比用碳脱氧要快在使用金属脱氧剂前,一般先用碳降低其氧含量,以减少易氧化元素的损失和避免产生过多的非金属氧化物夹杂 真空脱硫,在真空下靠离解脱硫效果不好,通常采用脱硫剂,如铈、钙、镁,这些元素同时又是强脱氧剂,在镍中加入这些元素,可脱氧又可脱硫。
3.涂气 真空感应炉在精炼过程中,若熔体中氢的平衡分压大于炉气中氢的分压,氢便由炉气中向外扩散逸出,由于真空熔炼过程连续抽气,熔体表面一直处于低压状态,熔体中的气体就可以不断析出,直到和真空度下的分压达到平衡在精炼期提高真空度将促进碳的脱氧反应,同时伴随着一氧化碳气泡从熔池中的上浮排出,有利于氮、氢的析出及非金属夹杂的上浮 通常铜、镍及其合金在真空度1?50Pa下保持20iiin即可完成除气精炼 4.真空浇注 真空浇注方式有:真空熔炼非真空铸造,真空熔炼真空铸造、真空半连续熔炼及铸造、真空熔炼水平连铸、真空熔炼上引连铸等 真空熔炼非真空铸造,熔体精炼效果好,可以除去易挥发的杂质,避免在熔炼过程熔体和大气反应由于铸造过程中可能受到空气污染,铸锭的含氧量和含气量可能增加,增加的多少和合金的性质有关 真空熔炼真空铸模铸造,可获得污染小、含气景低、成分偏差小、物理性能好的铸锭,为生产优质材料提供了最重要的条件真空浇注的注意事项,和铁模浇注基本相同在浇注完后要保证充足的凝固时间,然后破真空待铸锭冷却收缩后再脱模 真空半连续熔炼和铸造,对于容量大的炉子,可以生产大吨位铸锭,但随着容量的增加,熔炼室的体积也增大,因而抽真空所需时间也相应延长,生产效率却不能随之增加。
为此,不希望主真空室每炉都必须破真空,采取半连续熔炼铸造可以避免髙温坩埚和大气接触的机会,减少坩埚耐火材料和残留金属的吸气、氧化,利于产品质M的稳定,有利于提高热效率和坩埚寿命,减少了达到真空度所需要的抽真空时间,提高生产率 真空感应电炉常用的铸模材料有铸铁、铸钢、石墨等,根据合金和生产规格的不同来选择,最常用的是铸铁模垫材料,生产铜合金时,常用铸铁(铸钢)衬石墨片生产镍及合金时,采用纯镍或特制耐火材料做模垫 真空熔化加压式上引连续铸造,是利用真空熔炼的优点净化金属,充惰性气体在稍高于大气压力的情况下进行上引连铸用于高要求的纯铜和合金线坯的生产,使用ZIQ2和BN复合铸模,可生产电子材料用钴合金棒材,控制铸造条件,可铸造单向凝固铜合金材 康萨克公司销售定向凝固单晶真空铸造炉,炉内除感应熔炼线圈外,上部的熔炼室中还有一个模子加热器,在浇注前将陶瓷模子加热至合金液相线温度以上 真空熔铸的主要工艺参数包括: (1)真空度,根据炉子容量、合金品种确定合适的真空度C生产普通铜、镍及其合金时真空度控制在130?1.3Pa,特殊合金可控制在1.3-0.13Pa (2)精炼温度和精炼时间,通常熔池温度控制在所炼合金的熔点以上lOOt,200kg炉精炼时间10-15min,11左右的炉子约60-100min〇 (3)铸造温度,真空铸造温度一般比非真空条件下低一些。
(4)模温,一般比非真空时高,约200?300C,实际生产中降低模温比较困难 (5)涂料,涂料应能对模具有润滑和防止粘模的作用,但必须无碳氢化合物和水分常用的涂料有豆油肥皂、机油烟灰、苯等 (6)充气时间(即破真空时间),在确保良好补缩和完全凝固的前提下,根据铸锭大小确定充气时间,一般浇注完停5-10min为了减少真空室石墨件的氧化,也可采取降温后破真空的方法。