진공 유도로는 어떻게 작동하나요?고순도 합금을 위한 정밀 용해

진공 유도 용해로(VIM)는 전자기 유도 가열과 진공 환경을 결합하여 고순도 금속 및 합금을 생산하는 특수 용해 시스템입니다.진공을 생성하여 산소와 오염 물질을 제거한 다음 유도 코일을 사용하여 금속 전하 내에서 열을 발생시키는 방식으로 작동합니다.이 프로세스는 산화를 방지하고 정밀한 온도 제어를 보장하며 우수한 재료 특성을 제공합니다.이 용광로는 순도와 일관성이 중요한 항공우주, 의료 및 에너지 분야에 사용되는 고급 합금을 생산하는 데 특히 유용합니다.

핵심 포인트 설명:

1. 진공 생성

   • 퍼니스 챔버는 진공 펌프 시스템을 사용하여 공기와 가스를 제거하여 10^-3 ~ 10^-6 mbar의 낮은 압력을 달성합니다.
   • 이렇게 하면 산소가 제거되어 용융물의 산화와 오염을 방지할 수 있으며, 이는 티타늄이나 니켈 기반 초합금과 같은 반응성 금속에 매우 중요합니다.
   • 또한 진공은 용융 금속에서 용존 가스(예: 수소, 질소)를 제거하여 최종 재료 특성을 개선합니다.

2. 유도 가열 메커니즘

   • 교류 전류가 도가니를 둘러싼 수냉식 구리 코일을 통과하여 고주파 전자기장을 생성합니다.
   • 이 전자기장은 전도성 금속 전하에 와전류를 유도하여 저항을 통해 열을 발생시킵니다(줄 가열).
   • 가열 속도는 분당 300°C를 초과할 수 있어 정밀한 온도 제어(±5°C)를 유지하면서 빠르게 용융할 수 있습니다.

3. 재료 처리 단계

   • 충전:고체 금속(예: 스크랩, 잉곳)을 내화 도가니에 넣습니다.
   • 용해:진공이 형성되고 유도 가열이 전하를 액화시킵니다.용융 중에 추가 합금 원소가 첨가될 수 있습니다.
   • 정제:진공은 용융물을 탈기하고 전자기 교반은 균일한 구성을 보장합니다.
   • 붓기:용융 금속은 품질을 유지하기 위해 제어된 대기 또는 진공 상태에서 금형에 주조됩니다.

4. 주요 구성 요소

   • 도가니:일반적으로 세라믹(예: 알루미나, 지르코니아) 또는 흑연으로 만들어지며 열 충격과 화학적 침식에 강합니다.
   • 코일 시스템:전하와 최적의 전자기 결합을 위해 설계; 용융물 크기에 따라 주파수 범위는 50Hz ~ 10kHz입니다.
   • 진공 시스템:신속한 배기를 위해 황삭 펌프(기계식)와 고진공 펌프(확산 또는 터보 분자)를 결합합니다.
   • 제어 시스템:반복 가능한 결과를 위해 전원 입력, 온도 및 진공 수준을 실시간으로 모니터링하고 조정합니다.

5. 기존 용광로 대비 장점

   • 순도:산화물/질화물 내포물 제거; 불순물을 10ppm 이하 수준으로 감소시킵니다.
   • 합금 유연성:공기 중에서 처리할 수 없는 반응성 금속(예: Ti, Zr)의 용융을 가능하게 합니다.
   • 에너지 효율:인덕션 가열은 60~75%의 열 효율을 제공하는 반면 연소로는 40~50%에 그칩니다.
   • 공정 제어:전산화된 시스템은 품질 보증 및 추적성을 위해 모든 매개변수를 기록합니다.

6. 산업 분야

   • 항공우주:고온에서 크리프 저항성이 요구되는 초합금 터빈 블레이드.
   • 의료용:생체 적합성이 중요한 임플란트용 ASTM F136 티타늄.
   • 에너지:풍력 터빈과 전기 자동차에 사용되는 희토류 자석.
   • 연구:연구: 맞춤형 미세 구조의 새로운 합금 개발.

현대식 진공 유도 가열로 시스템에는 틸트 주입, 샘플링을 위한 다중 진공 포트, 특수 작업을 위한 불활성 가스 역충전 등의 추가 기능이 통합되어 있는 경우가 많습니다.빠른 용융과 초정밀 처리를 결합하는 능력은 고부가가치 야금에 없어서는 안 될 필수 요소입니다.

요약 표:

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