真空连铸炉工作流程是什么？

真空连铸炉是一种在真空环境下实现金属连续铸造的冶金设备，通过隔绝空气污染、减少气体杂质含量，生产出纯度高、组织均匀、性能优异的金属铸坯，广泛应用于航空航天、核电、装备制造等领域，尤其适用于高温合金、钛合金、超纯净不锈钢等关键材料的制备。其工作流程可分为准备阶段、熔炼精炼、连铸成型、切断收集及后续处理五大核心环节，各步骤环环相扣，需严格控制工艺参数以保障产品质量。

一、准备阶段

准备阶段是确保流程顺利的前提，主要包括三部分：

设备检查与调试

密封性能检测：检查炉体法兰、炉门密封垫是否完好，通过氦质谱检漏仪确认真空系统无泄漏；

功能模块调试：验证感应加热电源、拉坯机、水冷系统、测温仪（热电偶/红外测温）的稳定性，确保拉坯速度、冷却水量等参数可调节；

安全检查：确认应急切断装置、气体保护系统（氩气/氮气）正常，避免突发事故。

原材料预处理

原料选择：根据合金成分要求，选用纯度≥99.9%的金属锭或粉末，避免带入硫、磷等有害杂质；

表面清理：通过机械打磨、化学清洗或真空烘烤，减少原料表面的气体吸附量。

真空系统启动

分步抽真空：先开启机械泵抽低真空，再启动扩散泵/分子泵抽高真空，达到工艺要求的真空度；

真空维持：启动真空计实时监测，若真空度下降则及时排查泄漏点，确保后续工序在稳定真空环境中进行。

二、熔炼精炼阶段

此阶段的目标是将原料熔化为均匀、低杂质的金属液：

装料与加热

将预处理后的原料装入石墨/陶瓷坩埚，关闭炉门后再次确认真空度；

启动感应加热系统，根据合金熔点设定加热功率，升温速率控制在510℃/min，避免局部过热导致坩埚开裂；

当原料完全熔化后，保温10~20min，使成分均匀化。

精炼操作

脱氧脱硫：真空环境下，利用“碳氧反应”去除氧，或加入少量脱氧剂；通过添加脱硫剂与硫生成难溶化合物，随炉渣浮至液面去除；

杂质去除：真空下气体溶解度显著降低，可自然逸出；利用电磁搅拌使非金属夹杂物上浮，或通过过滤装置拦截杂质；

成分微调：根据光谱分析结果，添加微量合金元素调整成分，确保金属液符合标准要求。

三、连铸成型阶段

连铸是核心环节，需协调金属液输送、凝固速度与拉坯速度：

金属液导流

通过石墨导流管将熔融金属液从坩埚输送至水冷结晶器，导流管需预热至500~800℃，防止金属液凝固堵塞；

控制金属液流量，确保结晶器内液面稳定。

结晶器凝固

结晶器采用循环水冷，金属液接触结晶器内壁后快速冷却，形成厚度为510mm的坯壳；

结晶器内设置振动装置，减少铸坯与内壁的粘连，避免表面裂纹。

拉坯与二次冷却

拉坯机以恒定速度将初凝的铸坯拉出结晶器；

结晶器出口处设置二次冷却系统，通过调节喷水压力和水量，使铸坯内部逐渐完全凝固，避免中心疏松或缩孔；

实时监测铸坯表面温度，确保凝固速率与拉坯速度匹配。

四、切断收集

铸坯切断

当铸坯长度达到设定值时，启动真空下专用切断装置，避免火焰切割带来的氧化问题；

切断时需控制剪切力或等离子功率，防止铸坯变形或产生微裂纹。

保护收集

切断后的铸坯立即送入充有氩气的保护箱中冷却，避免高温铸坯与空气接触氧化；

冷却至室温后，将铸坯转移至后续处理工位。

五、后续处理与质量检测

后续处理

热处理：通过退火、固溶处理或时效处理，满足产品力学性能要求；

表面清理：采用喷砂、机械抛光或化学蚀刻，改善铸坯表面质量。

质量检测

成分分析：利用光谱仪检测合金元素含量，确保符合标准；

缺陷检测：通过超声波探伤、X射线探伤排查内部裂纹、疏松等缺陷；

性能测试：进行拉伸、冲击、硬度试验，验证力学性能；

微观组织观察：通过金相显微镜分析晶粒大小、相分布，评估组织均匀性。

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