真空泵在真空冶炼中的应用
真空泵在金属冶炼中扮演着关键角色，主要用于创造和控制低压或真空环境，这对于提高金属纯度、防止氧化、去除有害气体以及进行特殊合金熔炼至关重要。以下是其具体应用
1.真空脱气 (Vacuum Degassing)
– 应用：在钢液浇注前，通过真空处理去除溶解的氢、氧、氮等气体，防止钢材出现气孔、白点或脆化。
– 工艺类型：
– VD (Vacuum Degassing)：钢包真空脱气。
– RH (Ruhrstahl-Heraeus)：循环真空脱气（钢液在真空室循环脱气）。
– VOD (Vacuum Oxygen Decarburization)：真空吹氧脱碳（用于不锈钢冶炼）。
– 真空要求：0.1–1 mbar (10⁻²–10⁻³ Pa)。
2.真空感应熔炼 (Vacuum Induction Melting, VIM)
– 应用：在真空环境中熔炼高温合金（如镍基合金）、钛合金等，避免氧化并精确控制成分。
– 关键优势：
– 防止活泼金属（如Ti, Al）氧化；
– 去除S、P等杂质；
– 精确添加微量元素（如B, Zr）。
– 真空要求：10⁻³–10⁻⁶ mbar (10⁻¹–10⁻⁴ Pa)。
双级旋片泵
罗茨泵
3.真空电弧重熔 (Vacuum Arc Remelting, VAR)
– 应用：对已熔炼的合金（如高温合金、钛合金）进行二次精炼，消除夹杂物并改善结晶结构。
– 过程：在真空室中通入直流电，使自耗电极电弧熔化并重凝固。
– 真空要求：0.01–0.001 mbar (10⁻³–10⁻⁴ Pa)。
干式螺杆真空泵
4.电子束熔炼 (Electron Beam Melting, EBM)
– 应用：利用高能电子束在真空下熔炼高熔点金属（如钽、铌、钨）或活性金属（钛合金），实现深度脱气和杂质挥发。
– 真空要求：10⁻⁴–10⁻⁶ mbar (10⁻²–10⁻⁴ Pa)。
低温泵
5.真空烧结 (Vacuum Sintering)
– 应用：在粉末冶金中，通过真空环境烧结硬质合金（如WC-Co）、磁性材料等，避免氧化并促进致密化。
– 真空要求：10⁻²–10⁻⁴ mbar (1–10⁻² Pa)。
分子泵
6.区域熔炼 (Zone Melting)
– 应用：在真空下对半导体材料（如硅、锗）或高纯金属进行区域提纯，利用分凝效应去除杂质。
– 真空要求：10⁻⁵–10⁻⁷ mbar (10⁻³–10⁻⁵ Pa)。
7.真空浇注 (Vacuum Casting)
– 应用：在真空环境中浇注钛合金、高温合金等，减少铸件气孔和夹杂。
– 工艺类型：真空吸铸（Vacuum Suction Casting）。
罗茨螺杆真空机组
液环罗茨真空机组
真空泵类型与选型
| 工艺 | 常用真空泵类型 | 工作压力范围 |
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| VD/VOD | 蒸汽喷射泵 (Steam Ejectors) | 0.1–10 mbar |
| VIM/VAR | 罗茨泵+扩散泵 (Roots + Diffusion Pumps)| 10⁻³–10⁻⁶ mbar |
| EBM | 涡轮分子泵 (Turbomolecular Pumps) | 10⁻⁴–10⁻⁸ mbar |
| 真空烧结 | 干式螺杆泵 (Dry Screw Pumps) | 10⁻²–10⁻⁴ mbar |
核心价值总结
– 去气除杂：消除H₂/O₂/N₂，提升金属韧性；
– 防止氧化：保护活性元素（Ti, Al, Zr）；
– 控制成分：精确添加易挥发合金元素；
– 改善结构：减少夹杂物，优化结晶组织。
这些应用显著提升了航空航天、医疗器械、核工业等领域高端金属材料的性能。
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