真空熔炼浇筑/铸造一体炉

设备介绍

真空中频感应熔炼浇筑一体炉 是特种金属、高温合金、精密合金、活性金属(如钛、锆)以及高纯材料生产中至关重要的设备。它将真空环境、中频感应加热、熔炼和浇注功能高度集成在一个系统中。

核心特点

1、真空环境：

作用： 在熔炼和浇注过程中提供低氧分压或无氧环境。

优势：

防止氧化/脱碳： 保护活泼金属(如钛、锆、铝、稀土等)在高温下不被氧化，避免合金元素烧损。

脱气： 有效去除金属熔体中的氢、氧、氮等有害气体，显著提高材料纯度和性能(如疲劳强度、韧性)。

避免夹杂： 减少因空气卷入导致的夹杂物。

精确控制成分： 避免成分因氧化而改变，尤其对含Al、Ti、B等易氧化元素的合金至关重要。

清洁熔炼： 无坩埚耐火材料污染(在熔炼活泼金属时尤其重要，通常使用水冷铜坩埚)。

2、中频感应加热：

原理： 利用中频感应加热原理，通过感应线圈产生交变磁场，使炉料(金属)内部产生强大的涡流和磁滞损耗，从而实现快速、高效的加热和熔化。

优势：

高效、快速： 加热速度快，热效率高，节能。

精确控温： 温度控制精确、灵敏。

电磁搅拌： 感应电流产生的电磁力对熔池有强烈搅拌作用，促进成分和温度均匀化。

非接触加热： 减少污染。

冷坩埚技术： 与真空结合，常用水冷铜坩埚(冷坩埚)，避免了坩埚材料与活泼熔融金属的反应，适合熔炼高纯度或高活性金属。

3、熔炼浇筑一体：

结构： 炉体内部设计巧妙，熔炼室和浇注室(或模具室)通常是一体的或紧密相连，通过翻转机构(倾转炉体)、底注机构(塞杆或翻转坩埚)或中间包系统实现熔炼后的金属液在真空或保护气氛下直接浇注到模具中。

优势：

避免二次污染： 熔融金属从出炉到凝固成锭/铸件始终处于真空或惰性气体保护下，最大程度防止了浇注过程中的氧化和吸气。

提高质量和一致性： 获得更纯净、成分更均匀、性能更优异的铸锭或铸件。

减少工序： 简化流程，提高生产效率。

适用于复杂合金： 对易氧化、易偏析、需要精确控制凝固过程的合金尤为重要。

主要应用领域

1、特种钢与高温合金： 航空航天发动机叶片、涡轮盘等关键高温部件的母合金、精密铸造用母合金锭。

2、钛及钛合金： 航空航天、生物医用(植入物)用钛合金锭、铸件。

3、锆及锆合金： 核工业包壳材料。

4、稀土金属及合金： 永磁材料(如钕铁硼)、储氢合金、发光材料等的前驱体合金。

5、精密合金： 软磁合金、膨胀合金、弹性合金等对纯净度和成分要求极高的材料。

6、贵金属及其合金： 金、银、铂族金属的提纯和合金化。

7、半导体材料： 高纯金属(如硅、锗)的区域提纯(虽然更多用区熔炉，但感应熔炼也是重要手段)。

8、实验室研究： 新合金开发、小批量高纯度样品制备。

设备主要组成部分

1、真空炉体： 主体结构，能承受负压，带有观察窗、测温孔、加料装置等。

2、真空系统： 机械泵、罗茨泵、扩散泵(或分子泵)组合，提供不同范围的真空度(从低真空到高真空)。

3、中频电源： 提供所需频率和功率的交流电。

4、感应线圈： 产生交变磁场，通常由铜管绕制，通水冷却。

5、坩埚系统：

冷坩埚： 水冷铜坩埚(分瓣或整体)，用于熔炼高活性金属。

耐火材料坩埚： 如氧化铝、氧化锆、石墨等，用于熔炼钢、镍基合金等(需考虑坩埚材质与熔炼金属的反应性)。

6、浇注机构： 倾转机构、底注塞杆系统、翻转坩埚等。

7、模具或锭模： 位于浇注位置，接收熔融金属。

8、水冷系统： 为炉体、感应线圈、电极、坩埚等提供冷却。

9、充气系统： 用于熔炼后充入惰性气体(如Ar)进行保护浇注或调节压力。

10、测温系统： 红外测温仪或热电偶。

11、控制系统： PLC或计算机控制，实现真空度、温度、功率、浇注动作等的自动或半自动控制。

真空中频感应熔炼浇筑一体炉是集成了真空技术、感应加热技术和一体化浇注技术的高端冶金装备。它解决了高温、活泼金属在熔炼和浇注过程中极易氧化、吸气的难题，为生产高纯度、高性能、成分精确控制的特种金属材料和铸件提供了关键的技术保障，是航空航天、能源、医疗、电子等高科技领域不可或缺的核心设备之一。