介紹了真空感應(yīng)熔煉技術(shù)的發(fā)展過(guò)程以及感應(yīng)冶煉技術(shù)在不同場(chǎng)合的應(yīng)用。針對(duì)不同真空感應(yīng)爐爐型的結(jié)構(gòu)，比較各自優(yōu)劣勢(shì)。展望未來(lái)真空感應(yīng)爐的發(fā)展方向，闡述其發(fā)展趨勢(shì)。真空感應(yīng)爐的發(fā)展進(jìn)步主要體現(xiàn)在，設(shè)備整體結(jié)構(gòu)逐步完善，模塊化趨勢(shì)日益明顯以及具有更加智能的控制系統(tǒng)。
隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)機(jī)械零件的使用要求越來(lái)越高，愈加嚴(yán)苛的使用環(huán)境對(duì)金屬材料的耐高溫，耐磨，抗疲勞等性能提出了更高的要求。對(duì)于某些特定的金屬或合金材料，無(wú)論是前期研發(fā)試驗(yàn)還是后期的大批量生產(chǎn)投入使用，研究或得到高性能的金屬合金材料都需要金屬熔煉設(shè)備，表面熱處理設(shè)備等的支持。在眾多的特種加熱或熔煉方法中，感應(yīng)加熱技術(shù)用于熔煉制備金屬材料或在一定工藝中對(duì)材料進(jìn)行燒結(jié)，熱處理等，都起到了至關(guān)重要的作用。
1、真空感應(yīng)熔煉技術(shù)
1.1、原理
感應(yīng)加熱技術(shù)通常是指真空條件下，通過(guò)電磁感應(yīng)原理使感磁性較好的材料獲得感應(yīng)電流，達(dá)到加熱的目的一種技術(shù)。電流以一定頻率通過(guò)環(huán)繞在金屬材料周圍的電磁線圈，變化的電流產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，并使得金屬內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流，并產(chǎn)生大量的熱量，用來(lái)加熱材料。當(dāng)熱量相對(duì)較低時(shí)可用于真空感應(yīng)熱處理等工藝，當(dāng)熱量較高時(shí)，產(chǎn)生的熱量足以熔化金屬，用來(lái)制備金屬或合金材料。
1.2、應(yīng)用
1.2.1、真空感應(yīng)熔煉
真空感應(yīng)熔煉技術(shù)是目前對(duì)金屬材料加熱效率高、速度快，低耗節(jié)能環(huán)保型的感應(yīng)加熱技術(shù)。該技術(shù)主要在感應(yīng)熔煉爐等設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用范圍十分廣泛。固態(tài)的金屬原材料放入由線圈纏繞的坩堝中，當(dāng)電流流經(jīng)感應(yīng)線圈時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并使金屬爐料內(nèi)部產(chǎn)生渦流，電流發(fā)熱量大于金屬爐料散熱量的速度時(shí)，隨著熱量越積越多，到達(dá)一定程度時(shí)，金屬由固態(tài)熔化為液態(tài)，達(dá)到冶煉金屬的目的。在此過(guò)程中，由于整個(gè)過(guò)程發(fā)生在真空環(huán)境下，因此，有利于金屬內(nèi)部氣體雜質(zhì)的祛除，得到的金屬合金材料更加純粹。同時(shí)冶煉過(guò)程中，通過(guò)真空環(huán)境以及感應(yīng)加熱的控制，可以調(diào)整熔煉溫度并及時(shí)補(bǔ)充合金金屬，達(dá)到精煉的目的。在熔化過(guò)程中，因?yàn)楦袘?yīng)熔煉技術(shù)的特點(diǎn)，液態(tài)的金屬材料在坩堝內(nèi)部由于受到電磁力的相互作用，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)攪拌，使成分更加均勻，這也是感應(yīng)熔煉技術(shù)的一大優(yōu)勢(shì)。
與傳統(tǒng)的冶煉相比，真空感應(yīng)熔煉節(jié)能，環(huán)保，工人作業(yè)環(huán)境好，勞動(dòng)強(qiáng)度小，具有很大優(yōu)勢(shì)。利用感應(yīng)熔煉技術(shù)，澆注的合金材料雜質(zhì)更少，添加的合金比例更加合適，能夠更加符合工藝對(duì)材料各性能的要求。
真空感應(yīng)熔煉技術(shù)目前已經(jīng)得到大規(guī)模的使用，從用于試驗(yàn)研究的幾千克感應(yīng)爐到用于實(shí)際生產(chǎn)的幾十噸容量的大型感應(yīng)爐，由于其操作工藝簡(jiǎn)單，熔化升溫快熔煉過(guò)程容易控制，所冶煉金屬成分均勻等優(yōu)點(diǎn)，具有很大的應(yīng)用前景，近些年得到了快速的發(fā)展。
1.2.2、真空感應(yīng)燒結(jié)
真空燒結(jié)是指在真空度為(10～10-3Pa)的環(huán)境下將金屬、合金或金屬化合物粉末在低于熔點(diǎn)的溫度下燒結(jié)成金屬制品和金屬坯。真空條件下燒結(jié)，不存在金屬與氣體間的反應(yīng)，也沒(méi)有吸附氣體影響，不僅致密化效果好，而且可以起到凈化和還原作用，降低燒結(jié)溫度，和常溫?zé)Y(jié)比可降低100℃～150℃，節(jié)省能耗，提高燒結(jié)爐壽命和獲得高質(zhì)量產(chǎn)品。
對(duì)于某些物料需要通過(guò)受熱借助原子遷移實(shí)現(xiàn)顆粒間的結(jié)合，而感應(yīng)燒結(jié)技術(shù)在此過(guò)程中則起到了對(duì)其的加熱作用。真空感應(yīng)燒結(jié)的優(yōu)點(diǎn)在于，真空條件下有助于減少氣氛中的有害物質(zhì)(水蒸氣，氧氣，氮?dú)獾绕渌s質(zhì))，避免出現(xiàn)脫碳，滲氮，滲碳，還原，氧化等一系列反應(yīng)。過(guò)程中降低孔隙內(nèi)的氣體量，減少氣體分子的化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)在物料出現(xiàn)液相之前排除其表面的氧化膜，從而在材料熔化互相結(jié)合的時(shí)候使材料結(jié)合更致密，提高其耐磨性及強(qiáng)度。另外真空感應(yīng)燒結(jié)對(duì)降低產(chǎn)品成本也具有一定的效果。
由于真空環(huán)境下，氣體含量處于相對(duì)很低的狀態(tài)，因此可以忽略熱量的對(duì)流和傳導(dǎo)，熱量主要以輻射的方式由發(fā)熱組件傳遞到物料表面，根據(jù)具體的燒結(jié)溫度，物質(zhì)的物理化學(xué)特性，選擇合適的發(fā)熱組件也是十分重要的。與真空電阻加熱相比，感應(yīng)燒結(jié)采用中頻電源加熱，一定程度上避免了采用電阻內(nèi)加熱方式真空爐的高溫絕緣問(wèn)題。
目前，感應(yīng)燒結(jié)技術(shù)主要應(yīng)用在鋼鐵，冶金領(lǐng)域。另外，在特種陶瓷的材料上，感應(yīng)燒結(jié)增強(qiáng)了固體顆粒的鍵聯(lián)，有助于晶粒長(zhǎng)大，壓縮空隙，進(jìn)而增加密度，形成致密的多晶燒結(jié)體。感應(yīng)燒結(jié)技術(shù)也正在新材料的研究上得到更廣泛的應(yīng)用。
