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德国ALD提出新型真空感应熔炼方案,让高纯度合金熔体生产更高效!
标签: 真空感应熔炼
2022-09-22  阅读

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  【康沃真空网】由于铜钛合金具有高电阻和高导电性,铜钛合金变得越来越流行,并且代表了铜加工行业产品组合的未来。

  铜钛合金主要应用于工业制造的电子元件领域,如导电弹簧、汽车和电子产品中的连接器,电源开关、插座,以及智能手机和个人电脑等电子设备中的摄像头模块。

  因为铍是一种有害的合金元素,它被钛所替代将成为熔炼的必然趋势。然而,铜钛合金的生产要求很高,因为钛与几乎所有的大气气体都会发生强烈反应,如果使用开放式熔炉,生产的合金性能与质量一定达不到所需标准。

  近期,位于德国的ALD真空工业有限公司成功地研发了一种紧凑型熔炉方案,它可以高效生产高纯度铜钛合金,其生产过程中应用了真空热处理技术,借助真空搅拌以及脱气技术防止熔体氧化。

  通过取样,该方案可以在不中断过程的情况下添加合金以调整熔体化学和温度测量。如果使用连续铸造,熔体转移也可以在受控条件下进行。据悉,方案已经在亚洲的两家工厂成功运行。

德国ALD提出新型真空感应熔炼方案,让高纯度合金熔体生产更高效!

  虽然现在有各种生产铜钛合金的工艺方法,但很少提及真空感应熔炼技术。

  ALD真空工业有限公司的熔炼产品经理Andreas Eich表示,大多数传统感应炉体积较非常大,对于铜钛合金的批量生产来说不太实用。此外,传统的感应熔炼通常在大气条件下进行,因此空气中的氧气和氮气会与钛发生反应,形成有害的非金属夹杂物。

  与空气接触的后果是降低熔体纯净度和恶化材料性能,与此同时钛产量降低,生产成本就会升高。因此,必须对熔炉进行改造。创造和保持惰性气体环境尤为重要。真空感应熔炼(VIM)将会成为传统熔炼技术的最佳替代者。

  但是,在生产过程中需要将铜钛合金熔体输送到连续铸造机。通常来说,铜钛熔体是在真空感应炉中在受控气氛下制造的。然后在半连续立式铸造机中铸造,以生产高纯度的板坯作为原材料,通过后续步骤(如热成型、退火和冷成型)进行进一步加工,该环节熔体会再次暴露于空气之中,这就带来了技术挑战。

  为此,ALD真空工业有限公司的专家将真空感应脱气(VID)与真空感应脱气浇注(VIDP)连同真空感应炉一起,设计成一个紧凑型的生产流水线。根据所选的设备配置,板坯的熔化和铸造可以都在惰性气体的保护下完成。“使用我们的独特解决方案,熔化过程可以以真空的方式与下游的连续铸造相结合”,Andreas Eich补充到。

  除了感应炉本身之外,ALD的强制流水室、中间包室以及工厂操作人员使用的连铸机设备也在真空密封腔室之中,并在惰性气体环境下工作,这仅适用于VIDP。

  如果使用VID的衍生炉,熔体转移到连铸机是通过开放式转移流槽在具有惰性气体护罩的正常环境气氛中进行的。该设备可生产高达30公吨的批量,使得通过真空感应熔炼生产铜钛合金更具竞争力。

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●VIDP可以适应现场现有的熔炼基础设施,以最佳方式融入工艺链。

  为确保最高熔体纯度标准和所需的微观结构质量,这些真空感应炉使用了额外的工艺和监控功能。首先,熔体在进入连铸机之前,ALD 的三相电磁搅拌会使熔体非常均匀。此外,熔体取样和温度测量可以在真空条件下进行。ALD真空工业有限公司研发副总裁Henrik Franz说:“这有助于计算合金的各种成分,合金的添加可以以一种可控和可复制的方式进行”。

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  ALD真空工业有限公司开发了两种不同方案,客户可以根据他们对铜钛合金纯度和现有基础设施的要求来决定,是将熔体转移到铸造机设备中,还是将熔体转移到完全处于受控气氛保护下的真空密封腔室中,又或者在惰性气体覆盖下直接转移即可。

  两家来自亚洲的材料制造商各自选择了一种方案,最近已投入运营。中国工厂根据VID技术建造,该熔炉配有一个8吨重的坩埚和一个2500千瓦的熔化电源。在有惰性气体保护下,每小时可熔化超过五公吨的金属并将其送入铸造机。

德国ALD提出新型真空感应熔炼方案,让高纯度合金熔体生产更高效!

● 在应用工厂中安装了容量为8公吨的熔炉。

  第二个亚洲工厂除了根据VIDP技术进行熔炼之外,还采用了在受控气氛下进行铸造的方案。这两个方案都经过了定制和修改,以适应工厂现有的工生产流水线。例如,通过与客户和连铸机供应商的密切沟通,让板坯尺寸与客户再加工流程更好地匹配。

  ALD真空工业有限公司的方案确保了熔炉和连铸机之间的连接准确而安全。从初步应用可以看出,VID或VIDP可以减少合金中的夹杂物,提高工厂产量与合金质量,降低加工成本。