合金材料熔煉、鑄錠和甩帶。 2100433B

真空度≤1Pa，合金片厚度≤1mm，300Kg/爐。

真空電弧凝殼爐結(jié)構(gòu)示意于圖1。

凝殼爐坩堝多采用水冷銅坩堝(根據(jù)需要也可采用帶有水冷套圈的石墨坩堝)。熔煉真空度一般為5~5×10^-1Pa。

真空凝殼爐熔煉時(shí)，電弧熔化自耗電極形成的液體金屬聚集在水冷銅坩堝內(nèi)。為了盡快地獲得大量熔融金屬，需使用較高的熔煉功率，但所供入的電流和由此引起的金屬過(guò)熱不應(yīng)使在坩堝內(nèi)壁上形成的凝殼熔化。當(dāng)用自耗電極熔煉完所需要的金屬量時(shí)，斷開電源，并迅速傾轉(zhuǎn)坩堝將液體金屬注入錠模或鑄型 。

真空電弧凝殼爐(Vacuum arc furnace)真空電弧重熔爐的改型設(shè)備，簡(jiǎn)稱真空凝殼爐。它是利用真空電弧爐的熔煉條件，采用可以傾動(dòng)的淺底水冷坩堝、控制冷卻水量使被熔煉金屬在坩堝壁內(nèi)形成一薄層“凝殼”，將被熔煉金屬液與坩堝陷離，這樣就避免了坩堝對(duì)活性金屬液的沾污。而且可以形成相當(dāng)大的熔池，熔煉結(jié)束時(shí)快速傾動(dòng)鉗垠將金屬液注入錠模或鑄型凝固。真空凝殼爐是克服了真空電弧爐不能鑄型和真空感應(yīng)爐有耐火材料柑渦對(duì)活性金屬沾污的弊端，集兩者優(yōu)點(diǎn)面成的真空電爐 。

根據(jù)加熱熱源的不同，真空熔煉主要可分為真空感應(yīng)熔煉，真空電弧熔煉，電子束熔煉等3種。

真空熔煉真空感應(yīng)熔煉

將金屬爐料放入置于線圈中的坩堝內(nèi)，當(dāng)線圈接通交流電源時(shí)，在線圈中間產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，爐料中即產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。由于金屬爐料本身形成一閉合回路，所以在爐料中同時(shí)產(chǎn)生了感應(yīng)電流，即渦流，爐料靠渦流加熱和熔化。利用這個(gè)原理進(jìn)行熔煉的方法稱為感應(yīng)熔煉。而處于真空條件下的感應(yīng)熔煉則為真空感應(yīng)熔煉。真空感應(yīng)熔煉能夠嚴(yán)格控制合金中活潑元素如鋁、鈦等的含量，可以有效地去除合金中的氣體和非金屬夾雜物以及有色金屬雜質(zhì)，提高合金的純凈度。但真空感應(yīng)熔煉存在著坩堝耐火材料對(duì)金屬液的沾污問(wèn)題，且通常采用鋼錠模澆注，鋼錠結(jié)晶組織與普通熔煉的鑄錠組織比較并無(wú)改善。真空感應(yīng)熔煉主要用來(lái)熔煉高溫合金、精密合金及特殊鋼材料，其主要產(chǎn)品是鑄錠、精密鑄件和雙聯(lián)熔煉用的電極母材。

真空熔煉真空電弧熔煉

在真空條件下利用電弧來(lái)加熱和熔煉金屬的熔煉方法。這種熔煉方法所使用的電極有自耗電極和非自耗電極兩種。自耗電極是由被熔煉材料(即爐料)制成，在熔煉過(guò)程中它逐漸消耗;而非自耗電極系利用鎢等高熔點(diǎn)材料制成，在爐料熔煉過(guò)程中它基本上不消耗。采用自耗電極的真空電弧爐稱自耗電極電弧爐，簡(jiǎn)稱自耗爐;采用非自耗電極的真空電弧爐稱非自耗電極電弧爐，簡(jiǎn)稱非自耗爐。非自耗電極熔煉已較少使用，而自耗電極熔煉大量應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，成為二次重熔的主要手段之一。真空電弧熔煉的坩堝一般用銅制成，外面用水冷卻，稱為水冷銅結(jié)晶器。熔煉時(shí)，可以將自耗電極(被熔煉材料)接負(fù)極，水冷銅結(jié)晶器接正極，通電后兩極間產(chǎn)生弧光放電，將電能轉(zhuǎn)變成熱能，產(chǎn)生高溫使材料熔化。熔煉過(guò)程中液態(tài)金屬熔滴通過(guò)高溫弧區(qū)后落入金屬熔池，并在水冷銅結(jié)晶器內(nèi)凝固成錠。通過(guò)金屬液與氣相間以及熔池內(nèi)發(fā)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到提高金屬的純凈度，改善其結(jié)晶組織和性能的目的。真空電弧熔煉不受大氣、耐火材料和鑄模等的沾污;可以去除鋼及合金中的氣體和有害金屬雜質(zhì);熔煉中夾雜物也可上浮去除一部分，并可改善夾雜物在合金中的分布及形態(tài);水冷銅結(jié)晶器中的鋼錠鑄態(tài)組織比普通鑄錠為好。但真空電弧熔煉需預(yù)制電極，且鋼錠表面較差。真空電弧熔煉可用來(lái)熔煉鈦、鋯、鎢、鉬等活潑金屬、難熔金屬以及它們的合金，也可用來(lái)熔煉高溫合金及有特殊用途的鋼和合金。

真空熔煉電子束熔煉

在高真空環(huán)境中，將陰極材料(通常選用難熔金屬如鎢等)加熱至高溫后，在高壓直流電作用下發(fā)射電子，用磁透鏡聚集成電子束，并在陽(yáng)極的加速下，以高速射向陽(yáng)極(做成電極的被熔物料相當(dāng)于陽(yáng)極)，當(dāng)高速的電子束射到電極表面碰撞時(shí)，由動(dòng)能轉(zhuǎn)變成的熱能將被熔物料熔化。它不僅能熔化電極，而且有一部分能量可以用來(lái)加熱金屬液面，使熔池保持必要的溫度和時(shí)間，以利于金屬的精煉。最后金屬液在水冷結(jié)晶器中凝固成錠。電子束熔煉也稱電子轟擊爐熔煉。電子束熔煉具有突出的優(yōu)點(diǎn)：工作真空度高(約10-～10-Pa)，非常有利于去除氣體、非金屬夾雜物及金屬雜質(zhì);熔煉溫度高，冶金反應(yīng)充分，能熔煉任何難熔金屬;金屬熔滴匯聚在水冷結(jié)晶器內(nèi)，可以有效地控制熔池溫度和冷凝速度，有利于獲得良好的金屬錠組織。電子束熔煉的應(yīng)用范圍已從難熔金屬擴(kuò)展到高溫合金、精密合金、半導(dǎo)體材料和一些具有特殊用途鋼種的熔煉。只是由于其設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建設(shè)投資昂貴等原因限制了它的發(fā)展規(guī)模。