真空技術在冶金工業(yè)中的應用

隨著新技術、新工藝、新材料的廣泛采用和不斷出現(xiàn)，真空技術在冶金工業(yè)中的應用也越來越多，它的效益也越來越顯著。

在真空中對金屬及其合金進行真空冶金范圍很廣，包括真空蒸餾、礦石及其半產(chǎn)品的真空分離，金屬化合物真空還原、鋼液爐外真空脫氣和精煉、金屬真空熔鑄、真空燒結，真空熱處理、真空釬焊及真空固態(tài)接合等多種工藝方法。真空冶金工業(yè)自二十世紀五十年代發(fā)展以來之所以得到極為廣泛地應用，是因為真空環(huán)境在冶金過程中具有一系列的特點所致。

首先是真空環(huán)境中物質(zhì)與殘余氣體分子間的化學作用十分微弱，因此非常適宜對黑色金屬、稀有金屬，超純金屬及其合金、半導體材料的熔煉和精制。

其次，在真空環(huán)境中可通過降低單一氣體分子的分壓強、達到鋼液脫氣精煉、真空碳脫氧的目的。真空環(huán)境的另一個特點還在于它在較低的溫度下、具有進行一定反應的能力，例如在同樣溫度下，有些反應過程在大氣中則難以進行，但是在低壓下就十分容易。這就是真空化合物分解和有色金屬冶煉的基本原理。

在煉鋼過程中如采用在20Torr左右的真空度對鋼水進行真空處理，則對鋼材質(zhì)量有很大提髙。如在轉爐煉鋼中，對鋼液進行真空處理可提高其質(zhì)量。鋼水經(jīng)過真空處理后可以強化煉鋼爐中的熔化過程，節(jié)省鐵合金的消耗。因此，鋼水的具空處理技術在我國已普遍采用。隨著我國鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展;鋼水的真空處理技術的深度和廣度將逐漸擴大。

在10¯2~10¯6Torr的真空度下，用真空感應爐生產(chǎn)合金鋼及特種合金，可以大大改進不銹鋼和其它高強度合金鋼、耐熱合金鋼的機械性能和物理性能。

1、鋼水的真空處理

鋼水的真空處理是從五十年代開始采用的一種新技術。目前各國廣泛采用。我國己成功地采用和掌握了這項技術并不斷地在作深入的研究和應用。

利用真空處理技術來提高鋼的質(zhì)量由來巳久，現(xiàn)已發(fā)展到每次處理達幾百噸的規(guī)模。利用真空處理鋼水常用的方法有下列幾種：①盛鋼水桶處理法；②鋼液柱處理法；③真空鑄錠；④提升處理法；⑤循環(huán)處理法；⑥工業(yè)感應精煉。

2、真空感應爐

真空感應爐是真空冶煉中的一個重要設備。無論是有削成型或無削成形的產(chǎn)品冶煉的工藝流程均存在真空燒結的問題。燒結的目的在于將所望成型的坯塊燒成熱鍛時用的預成型件，并要保證獲得良好的可鍛性和延性結構，以避免制品在熱鍛時形成缺陷。真空冶煉爐主要用于冶煉精密合金、電磁材料、合金鋼與高溫材料。

3、真空電弧爐

在真空電弧爐和真空感應爐中進行冶煉，是真空冶金中同時發(fā)展著的兩個方面，從冶金學方面來說，在真空感應爐中進行冶煉是比較完善的。因為它利于合金化，這樣就有可能獲得比較均勻的細晶粒鑄錠。但由于缺乏合適的陶瓷材料，又因為金屬與陶瓷的接觸可能導致金屬含氧量的增加等方面的缺陷.而使得另一種冶煉方法一真空電弧爐平行地大力發(fā)展起來了。

水冷金屬結晶器的真空電孤爐，近年來己有了很大的改進，熔煉容量也從小到大，現(xiàn)在真空電弧爐的水平又有更大的提高，除熔煉容量繼續(xù)提高而外,根據(jù)有關資料的介紹，美國已用電子計算機對真空電弧爐的工作情況進行自動控制。

4、電子束熔煉爐

電子束熔煉爐主要是利用電子束所發(fā)出的巨大熱能作為熔煉或合金的熱源進行冶煉。它與真空感應爐、真空電弧爐所起的作用相同。由于熔煉的價格昂貴，所以只用于難熔金屬、活潑金屬或合金的熔煉。一般金屬大多在其它真空爐中冶煉。對于需要髙溫以及對于要嚴格防止污染等特殊的場合下，有時也用電子束爐來熔解、精煉和鑄錠，其效果是很好的。